(57)【要約】【課題】蓄電容量を増大させることなく、突発的に回生電力が増加しエネルギー蓄積量が増加した場合でも回生電力を有効に利用することができるエレベーターシステムの提供。【解決手段】エネルギー蓄積装置１１の将来のエネルギー蓄積量を推定し、その将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′が所定値を上回っている場合には、エネルギー蓄積装置１１に蓄積されているエネルギーを放電するとともに、放電されたエネルギーの少なくとも一部を、かご照明装置１７や制御装置１２などで消費させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の商用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、前記コンバータの直流側に接続された第１のインバータと、前記第１のインバータから可変電圧・可変周波数の交流電力を供給される交流モータと、前記コンバータと前記第１のインバータとの間に接続された平滑コンデンサと、力行運転時に前記交流モータに対してエネルギーを供給することが可能であるとともに回生運転時に回生電力を蓄積することが可能なエネルギー蓄積装置と、前記平滑コンデンサと前記エネルギー蓄積装置との間で電力の授受を行わせる充放電装置と、前記交流モータによって駆動される乗りかごと、前記第１のインバータの制御を含んでシステム全体を統括する制御装置とを備えたエレベーターシステムであって、
前記平滑コンデンサに接続され、直流電力を交流電力に変換し、前記乗りかごの照明装置と前記制御装置とのうち少なくとも一方に電力を供給する第２のインバータを備え、
制御装置は、前記エネルギー蓄積装置の将来のエネルギー蓄積量を推定するエネルギー蓄積量推定部と、前記将来のエネルギー蓄積量の推定値が所定値を上回っているかを判別し、前記将来のエネルギー蓄積量の推定値が前記所定値を上回っていると判断された場合には、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電させるように前記充放電装置を制御し、前記エネルギー蓄積装置から放電されたエネルギーの少なくとも一部を、前記乗りかごの照明装置と前記制御装置とのうち少なくとも一方で消費させる充放電制御部とを備えることを特徴とするエレベーターシステム。
【請求項２】
前記充放電制御部は、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電させる際に、前記平滑コンデンサの両端の直流電圧指令値を前記第１の商用電源から前記コンバータに印加される最大電圧よりも大きく設定して前記充放電装置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ーシステム。
【請求項３】
前記充放電制御部は、前記直流電圧指令値として、前記将来のエネルギー蓄積量の推定値が前記将来の時点での前記エネルギー蓄積量の目標値を上回っている量に比例する量を、前記最大電圧に加えた値に設定することを特徴とする請求項２に記載のエレベーターシステム。
【請求項４】
前記乗りかごの照明装置と前記制御装置とのうち少なくとも一方に対して、前記第１の商用電源とは異なる第２の商用電源から電力を供給するか前記第２のインバータから電力を供給するかを切り換える電源切換装置を備え、
前記充放電制御部は、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電させる際に、前記第２のインバータから電力を供給するように前記電源切換装置を切り換えさせることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のエレベーターシステム。
【請求項５】
前記所定値は、前記将来の時点での前記エネルギー蓄積量の目標値に所定のしきい値を加えた値であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のエレベーターシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記エネルギー蓄積量の履歴を記憶するエネルギー蓄積量記憶装置を備え、
前記制御装置は、現在および過去の前記エネルギー蓄積量から、前記将来のエネルギー蓄積量の前記推定値と前記目標値とのうち少なくとも一方を算出することを特徴とする請求項５に記載のエレベーターシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記乗りかご内の荷重データと、前記乗りかご内で操作された行き先階を示すデータと、乗り場で操作された乗り場呼び登録データとから、最終的な行き先階まで移動するのに必要な電力量を算出する必要電力量算出部を備え、
前記制御装置は、前記必要電力量算出部にて算出された前記必要な電力量から前記将来のエネルギー蓄積量の前記推定値と前記目標値とのうち少なくとも一方を算出することを特徴とする請求項５に記載のエレベーターシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターシステムに関し、特に、蓄電池等のエネルギー蓄積装置を利用して、回生電力を有効に使用するエレベーターシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の中低速クラスのエレベーターシステムでは、モータが回生運転時（位置エネルギーが電気エネルギーへ戻るとき）において、モータからの回生電力を抵抗で消費している。これに対して、省エネルギー化を図るため、充放電が可能な蓄電池（二次電池とも呼ばれる）を利用して、蓄電池に回生電力などの電力を蓄え、必要時に蓄電池からモータ側へ放電するシステムが検討されている。
【０００３】
このようなシステムでは、例えば事務所ビルなどの昼食時間前半や退社時間，アパート・マンションの出勤時間のように、フルロードダウンおよびノーロードアップの繰り返し状態となった場合に、回生運転のみが続くことになるため、蓄電池の蓄電容量が小さいと蓄電池の空き容量がなくなってしまい、フル充電後に発生した回生電力を蓄積して再利用することができなくなるという問題がある。そして、この問題に対処するために回生電力を全て蓄電池に蓄積させようとすると、蓄電池の蓄電容量を大きくする必要があり、コストアップにつながることになる。
【０００４】
これに対し、蓄電容量を増大させることなく、回生電力を有効に利用させる方法として、以下に述べるような提案がなされている。例えば、特許文献１には、予め設定された条件に基づいて、蓄電池の充電量が十分多い場合には回生電力をコンバータで交流に変換して外部交流電源に返還させる提案が示されている。また、特許文献２には、乗りかごに対し、ロープの反対側に吊るされている釣合い錘の重量を、乗客数がゼロの場合の乗りかごの重量よりも軽い重量に設定することで、回生電力を連続して発生させない提案が示されている。
【０００５】
また、蓄電池の充電量を調整する方法として、以下に述べるような提案がなされている。例えば、特許文献３には、蓄電池の充電量に対して時間毎に充電目標値を設け、運転のピーク時間帯では運転があまり行われない夜間よりも充電目標値を小さくし、これに従って充放電する提案が示されている。また、特許文献４には、ある時点で、それよりも後の時点における蓄電池の充電量を推定し、この推定値が所定の閾値を下回るときに充電する提案が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３４３５７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３３８１５１号公報
【特許文献３】特開２００１−１８７６７６号公報
【特許文献４】特開２００５−８６９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように回生電力を外部交流電源側に戻す構成では、外部交流電源から直流電力に変換するコンバータに、スイッチング可能な素子（ＩＧＢＴやＧＴＯなど）を使用する必要があり、コストアップにつながる。また、外部交流電源側に戻した回生電力を同じ契約者の別の負荷（例えば別のエレベーターの力行運転など）によって消費できれば問題ないが、消費できない場合に回生電力を電力メーターよりもさらに上流側に戻してしまうことは、電力の契約上認められないことが多い。また、特許文献２のように釣合い錘を従来よりも軽いものにする構成では、フルロードアップの要求が発生した場合に、従来よりも必要とするパワーが大きくなり、大きな定格のモータが必要となるため、コストアップにつながる。
【０００８】
また、特許文献３では、充電目標値を運転のピーク時間帯では小さくしているため、回生電力を充電するための蓄電池の空き容量を確保できる可能性が上がるが、充電目標値は事前に設定しておいた値であり、また、蓄電池から放電を行うのは現在の蓄電池の充電量が充電目標値を上回っている時の力行運転時に限られるため、エレベーターが停止している場合には放電できないという問題がある。また、具体的な将来の予測は行っておらず、あくまで現在の充電量に基づいて放電し、結果的に充電目標値に近づけているだけなので、事前に設定した充電目標値では想定していなかったような突発的な状態が発生し、将来的に充電量が多くなることが予測される場合には、特許文献３の構成では将来の充電量を具体的に予測して事前に積極的に放電させることは考慮していないので、対処することができないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献４では、エネルギー蓄積量の不足しか考慮していないため、回生運転が多くなりエネルギー蓄積量が増加してしまった場合には対応できない。
【００１０】
本発明の目的は、蓄電容量を増大させることなく、突発的に回生電力が増加しエネルギー蓄積量が増加した場合でも回生電力を有効に利用できるエレベーターシステムを提供することである。
【００１１】
尚、上記した課題以外のその他の課題は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のエレベーターシステムでは、エネルギー蓄積装置の将来のエネルギー蓄積量を推定し、その将来のエネルギー蓄積量の推定値が所定値を上回っている場合には、エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電するとともに、放電されたエネルギーの少なくとも一部を、乗りかごの照明装置や制御装置などで消費させることを特徴としている。
【００１３】
この考え方の基本は、将来的に回生電力の連続的な発生によりエネルギー蓄積量の過剰、即ちエネルギー蓄積装置のエネルギー蓄積量がその最大エネルギー蓄積量を上回るかを予め推定して、蓄積過剰の発生が推定された時点から前もって積極的に放電を実施し、その後発生する回生電力を充電できるようにエネルギー蓄積装置に空きを作るというものである。そして、放電されたエネルギーの少なくとも一部を、乗りかごの照明装置や制御装置などで消費させることにより、エレベーターが停止中の場合であっても将来の時点においてエネルギー蓄積装置が蓄積しているべきエネルギー蓄積量の目標値に積極的に近づけることができる。
【００１４】
放電方法としては、エレベーター駆動部の平滑コンデンサの直流電圧を電源からの入力最大電圧よりも大きい値に制御することで実施する。上記のように設定すると、電源から電力が入力されなくなり、エレベーター制御電源装置あるいはかご照明装置が消費する電力をエネルギー蓄積装置から放電する。また、平滑コンデンサの直流電圧指令値を蓄積過剰量に応じて変化させ、蓄積過剰量が多い場合には直流電圧指令値を高く設定することで、早く蓄積過剰分を消費できるようにすることが望ましい。
【００１５】
尚、制御装置などに電源を供給するエレベーター制御電源装置や、乗りかご照明装置などへの電源の供給は、エネルギー蓄積装置から放電していない通常時には、商用電源に接続されたエレベーター駆動部の平滑コンデンサの直流電圧を交流に変換して供給する構成とすることができる。また、制御装置などに電源を供給するエレベーター制御電源装置や、乗りかご照明装置などが、エレベーター駆動部とは別の商用電源に接続されている場合は、電力供給源切換装置を設け、蓄積過剰の発生が推定された時点で、エネルギー蓄積装置から電力が供給されるように電源の供給元を切り換える構成としてもよい。
【００１６】
本発明の構成は、例えば、以下のようなものとすることができる。
【００１７】
（１）第１の商用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、前記コンバータの直流側に接続された第１のインバータと、前記第１のインバータから可変電圧・可変周波数の交流電力を供給される交流モータと、前記コンバータと前記第１のインバータとの間に接続された平滑コンデンサと、力行運転時に前記交流モータに対してエネルギーを供給することが可能であるとともに回生運転時に回生電力を蓄積することが可能なエネルギー蓄積装置と、前記平滑コンデンサと前記エネルギー蓄積装置との間で電力の授受を行わせる充放電装置と、前記交流モータによって駆動される乗りかごと、前記第１のインバータの制御を含んでシステム全体を統括する制御装置とを備えたエレベーターシステムであって、
前記平滑コンデンサに接続され、直流電力を交流電力に変換し、前記乗りかごの照明装置と前記制御装置とのうち少なくとも一方に電力を供給する第２のインバータを備え、
制御装置は、前記エネルギー蓄積装置の将来のエネルギー蓄積量を推定するエネルギー蓄積量推定部と、前記将来のエネルギー蓄積量の推定値が所定値を上回っているかを判別し、前記将来のエネルギー蓄積量の推定値が前記所定値を上回っていると判断された場合には、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電させるように前記充放電装置を制御し、前記エネルギー蓄積装置から放電されたエネルギーの少なくとも一部を、前記乗りかごの照明装置と前記制御装置とのうち少なくとも一方で消費させる充放電制御部とを備える。
【００１８】
（２）（１）において、前記充放電制御部は、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電させる際に、前記平滑コンデンサの両端の直流電圧指令値を前記第１の商用電源から前記コンバータに印加される最大電圧よりも大きく設定して前記充放電装置を制御する構成としても良い。
【００１９】
（３）（２）において、前記充放電制御部は、前記直流電圧指令値として、前記将来のエネルギー蓄積量の推定値が前記将来の時点での前記エネルギー蓄積量の目標値を上回っている量に比例する量を、前記最大電圧に加えた値に設定する構成としても良い。
【００２０】
（４）（１）から（３）の何れかにおいて、前記乗りかごの照明装置と前記制御装置とのうち少なくとも一方に対して、前記第１の商用電源とは異なる第２の商用電源から電力を供給するか前記第２のインバータから電力を供給するかを切り換える電源切換装置を備え、
前記充放電制御部は、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されているエネルギーを放電させる際に、前記第２のインバータから電力を供給するように前記電源切換装置を切り換えさせる構成としても良い。
【００２１】
（５）（１）から（４）の何れかにおいて、前記所定値は、前記将来の時点での前記エネルギー蓄積量の目標値に所定のしきい値を加えた値である構成としても良い。
【００２２】
（６）（５）において、前記制御装置は、前記エネルギー蓄積量の履歴を記憶するエネルギー蓄積量記憶装置を備え、
前記制御装置は、現在および過去の前記エネルギー蓄積量から、前記将来のエネルギー蓄積量の前記推定値と前記目標値とのうち少なくとも一方を算出する構成としても良い。
【００２３】
（７）（５）において、前記制御装置は、前記乗りかご内の荷重データと、前記乗りかご内で操作された行き先階を示すデータと、乗り場で操作された乗り場呼び登録データとから、最終的な行き先階まで移動するのに必要な電力量を算出する必要電力量算出部を備え、
前記制御装置は、前記必要電力量算出部にて算出された前記必要な電力量から前記将来のエネルギー蓄積量の前記推定値と前記目標値とのうち少なくとも一方を算出する構成としても良い。
【００２４】
尚、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による代表的な効果は、次の通りである。
【００２６】
本発明によれば、将来のエネルギー蓄積量を推定することで、突発的に回生電力が増加しエネルギー蓄積量が増加する場合でも、あらかじめエネルギー蓄積装置からエネルギーを放電させて回生電力が発生する前にエネルギー蓄積装置に空きを作ることができるため、蓄電容量を増大させることなく、発生した回生電力を有効に利用することができる。さらに、放電されたエネルギーの少なくとも一部を、乗りかごの照明装置や制御装置などで消費させることにより、エレベーターが停止中の場合であっても将来の時点においてエネルギー蓄積装置が蓄積しているべきエネルギー蓄積量の目標値に積極的に近づけることができる。
【００２７】
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１のエレベーターシステムの構成図。
【図２】図１における直流電圧指令設定部の具体的制御ブロック図。
【図３】図１における直流電圧指令設定部の制御フローチャート。
【図４】図１における直流電圧制御部の具体的制御ブロック図。
【図５】図１における蓄積装置電流制御部の具体的制御ブロック図。
【図６】本発明におけるエネルギー蓄積量調整動作説明図。
【図７】本発明の実施例２のエレベーターシステムの構成図。
【図８】図７における直流電圧指令設定部の具体的制御ブロック図。
【図９】図７における直流電圧指令設定部の制御フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。尚、各図および各実施例において、同一又は類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の実施例１のエレベーターシステムの構成図を示している。図１のエレベーターシステムは、回生運転時に発生する回生電力をエネルギー蓄積装置１１に充電してエネルギーを蓄積し、蓄積されたエネルギーを力行運転時に放電する「回生蓄電システム」となっている。回生電力を再利用することでエレベーター駆動に使用する電源からの電力量を低減することができ、省エネを図ることができる。
【００３１】
まず、本発明のエレベーターシステム中のエレベーター駆動部の基本構成から説明する。商用電源である交流電源１からの三相交流電力を例えばダイオード整流器などのコンバータ２によって直流電力に変換する。このコンバータ２で変換された直流電力を平滑コンデンサ３で平滑し、その直流電力を例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータなどのインバータ４によって可変電圧，可変周波数の三相交流電力に変換する。このインバータ４は、可変電圧，可変周波数の三相交流電力を交流モータ５に供給し、可変速駆動する。例えば蓄電池などのエネルギー蓄積装置１１は、充放電装置（ＤＣ／ＤＣコンバータや昇降圧チョッパ）１０を介して、平滑コンデンサ３の両端に接続され、この充放電装置１０は、制御装置１２で制御される。充放電装置（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータを例に説明）１０は、制御装置１２の制御指令に従って、直流電力をエネルギー蓄積装置１１へ充電させたり、エネルギー蓄積装置１１に充電された電力を直流回路（平滑コンデンサ３）側へ放電させたりする。尚、制御装置１２は、先ほど説明した充放電装置１０の制御の他に、インバータ４の制御を含んでシステム全体を統括する機能を有している。尚、図１では、制御装置１２の中のインバータの制御や、システム全体の統括を行う部分の詳細については図示省略している。
【００３２】
エレベーター装置の駆動系は、綱車６，ロープ７，乗りかご８，釣合い錘９で構成され、交流モータ５によって、ロープ７両端の乗りかご８と釣合い錘９を昇降移動させることができる。
【００３３】
次に、エネルギー蓄積系の要素について、補足説明する。まず、充放電装置１０を構成するＤＣ／ＤＣコンバータは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やトランジスタなどのスイッチング要素で構成され、スイッチング作用によって直流電力の流れを双方向に制御することができる。エネルギー蓄積装置１１には、鉛蓄電池，シール鉛蓄電池，ニッケル水素電池，リチウムイオン電池，ＮａＳ電池のような２次電池や電気二重層キャパシタ，リチウムイオンキャパシタなどの大容量キャパシタなどを用いることができる。制御装置１２は、充放電装置１０のスイッチング要素に制御指令（ゲート指令）を与えて電力の流れを制御する。この結果、エネルギー蓄積装置１１に対する充電電力および放電電力を制御することができる。
【００３４】
また、エレベーター駆動部の直流回路（平滑コンデンサ３）には逆流を防ぐためのダイオード１３を介して例えばＰＷＭインバータなどのインバータ１４が接続されており、このインバータ１４で直流電圧を一定周波数，一定電圧の単相交流電力に変換する。この単相交流電力は、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７への電力供給源となる。エレベーター制御電源装置１６は、制御装置１２に電力を供給しており、通信や、ボタン操作の入力受付や、各種の制御など、制御電源として利用される。かご照明装置１７は、乗りかご８に設けられた照明装置である。
【００３５】
次に、制御装置１２の処理について説明する。制御装置１２は、次の２つの制御機能を持つ。１つ目は、平滑コンデンサ３の直流電圧を制御する機能であり、２つ目は、エネルギー蓄積装置１１に流入またはエネルギー蓄積装置１１から流出する電流を制御する機能である。これら２つの機能を組み合わせることで、次の４つの制御を実現できる。１つ目は、交流電源１からエネルギー蓄積装置１１を充電する制御であり、２つ目は、エネルギー蓄積装置１１からエレベーター制御電源装置１６あるいはかご照明装置１７へ給電する制御であり、３つ目は、交流モータ５の力行時にエネルギー蓄積装置１１から放電して交流モータ５に電力を供給する制御であり、４つ目は、交流モータ５の回生時に蓄電池１１に回生電力を充電する制御である。以下、制御装置１２の具体的な処理について詳細に説明する。
【００３６】
制御装置１２では、まずエネルギー蓄積量推定部１２２にて、エネルギー蓄積量センサ２１で検出したエネルギー蓄積装置１１の現在のエネルギー蓄電量ＶＢと時計１２１からの時刻情報ｔから、将来の（ある時間後での）エネルギー蓄積量推定値ＶＢ′を推定する。推定には、例えば、交流モータ５の消費電力量を計測し、時刻ごとに履歴を記録したデータや、図示しない群管理制御器が記録している乗りかご８の運行軌跡などから推定する。推定する将来の時間は、前記消費電力量の計測間隔でもよいし、１時間などの決められた間隔でもよい。推定法については、特許文献４（特開２００５−８６９２７号公報）に開示された技術などを採用することができる。尚、エネルギー蓄積量センサ２１は、実際には、エネルギー蓄積装置１１が２次電池の場合は、電流センサを使用し、その値を積分した値を現在のエネルギー蓄電量ＶＢとし、エネルギー蓄積装置１１が大容量キャパシタの場合は、電圧センサが使用され、その電圧値から現在のエネルギー蓄積量ＶＢを算出する。
【００３７】
次に、エネルギー蓄積量偏差計算部１２３では、エネルギー蓄積量推定部１２２で推測した将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′と、エネルギー蓄積量目標値計算部１２８で算出した前記将来の時点のエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*から、両者の偏差ΔＶＢ＝ＶＢ′−ＶＢ*を求める。
【００３８】
ここで、エネルギー蓄積量目標値計算部１２８で算出されるエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*は、エネルギー蓄積装置１１を使用する目的によって異なる。例えば、停電時にもエレベーターを動かすのが目的の「バックアップ運転方式」であれば、最寄り階まで、あるいは所定の時間運転するのに必要なエネルギー蓄積量である。また、回生運転時に発生する回生電力を充電し、力行運転時に放電する「回生蓄電方式」であれば、エネルギー蓄積装置１１の蓄積限界値から、将来発生する回生電力を蓄積するのに必要な空き容量分を引いた値である。また、電源からの入力電力のピーク電力をカットする「ピークカット方式」では、それに必要なエネルギー量（カットされる分に相当するエネルギーの量）となる。
【００３９】
尚、エネルギー蓄積量目標値ＶＢ*を算出するに当たって、将来の動きを予想する必要がある場合には、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′を求める手法と同様に将来分の推測を行う。尚、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′を算出する場合には、現在および推測すべき将来の時点までを考慮すればよいが、エネルギー蓄積量目標値ＶＢ*の場合には、さらにその先の時点で不足または過剰にならないように考慮して必要なエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*を決定する。
【００４０】
例えば、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′とその将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*とのうち少なくとも一方を決める方法として、制御装置１２にエネルギー蓄積装置１１のエネルギー蓄積量ＶＢの履歴を記憶する図示しないエネルギー蓄積量記憶装置を設け、現在および過去のエネルギー蓄積量から、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′とその将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*とのうち少なくとも一方を算出する構成とすることができる。
【００４１】
また、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′とその将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*とのうち少なくとも一方を決める方法として、制御装置１２は、乗りかご８内の荷重データと、乗りかご８内で操作された行き先階を示すデータと、乗り場で操作された乗り場呼び登録データとから、最終的な行き先階まで移動するのに必要な電力量を算出する図示しない必要電力量算出部を備え、必要電力量算出部にて算出された必要な電力量から将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′とその将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*とのうち少なくとも一方を算出する構成としてもよい。
【００４２】
次に、直流電圧指令設定部１２４において、将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢから、平滑コンデンサ３の両端の直流電圧指令Ｖｄｃ*を作成する。
【００４３】
図２は、図１における直流電圧指令設定部１２４の具体的制御ブロック図である。エネルギー蓄積量偏差計算部１２３により算出された将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢは、しきい値判定部１２４１において、放電しきい値ＴＨＰ，充電しきい値ＴＨＭと比較される。尚、基本的には放電しきい値ＴＨＰ≧０，充電しきい値ＴＨＭ≦０に設定される。ここで、放電しきい値ＴＨＰ，充電しきい値ＴＨＭは、エネルギー蓄積量指令値ＶＢ*を守らなければならない重要度により変化する。例えば、「バックアップ運転方式」や「ピークカット方式」など蓄積量が足りないとシステムが成り立たない場合には、
ＴＨＭ＝０    …（１）
と設定され、他の場合はエネルギー蓄積装置１１の充放電回数などを考慮して設定される。例えば、放電しきい値ＴＨＰや充電しきい値ＴＨＭを０に近い値に設定すると、充電または放電の開始・停止の状態が頻繁に変化してしまうため、エネルギー蓄積装置が劣化しやすくなってしまう。したがって、充電または放電の開始・停止の状態があまり頻繁に変化しないように放電しきい値ＴＨＰや充電しきい値ＴＨＭを設定する。
【００４４】
しきい値判定部１２４１においてΔＶＢ＞ＴＨＰの場合は、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′が、所定値（この場合、その将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*に放電しきい値ＴＨＰを加えた値）を上回っている状態であるため、放電が必要と判定され、しきい値判定部１２４１からは判定符号ＪＳＷ＝０が出力される。この結果、切換スイッチ１２４２は、スイッチ端子１２４３側に接続され、後述する式（４）のように、直流電圧指令値Ｖｄｃ*には、交流電源１の最大電圧Ｖｓｍａｘに、比例係数ｋｄを掛けたΔＶＢを足したものが設定される。これは、将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢが大きいほど放電量を増やして積極的に将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢを０に近づけるためである。また、交流電源１の最大電圧Ｖｓｍａｘは、交流実効値が２００Ｖの場合は、
Ｖｓｍａｘ＝√２×２００＝２８２.８（Ｖ）    …（２）
交流実効値が４００Ｖの場合は、
Ｖｓｍａｘ＝√２×４００＝５６５.７（Ｖ）    …（３）
となる。
【００４５】
しきい値判定部１２４１においてΔＶＢ＜ＴＨＭの場合は、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′が、所定値（この場合、その将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*に放電しきい値ＴＨＭを加えた値）を下回っている状態であるため、充電が必要と判定され、しきい値判定部１２４１からは判定符号ＪＳＷ＝２が出力される。この結果、切換スイッチ１２４２は、スイッチ端子１２４５側に接続され、後述する式（５）のように、直流電圧指令値Ｖｄｃ*には、交流電源１の最大電圧Ｖｓｍａｘから、比例係数ｋｃを掛けたΔＶＢを引いたものが設定される。これは、将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢの絶対値が大きいほど充電量を増やすためである。
【００４６】
しきい値判定部１２４１において放電，充電ともに不要と判定された場合には、判定符号ＪＳＷ＝１が出力される。この結果、切換スイッチ１２４２は、スイッチ端子１２４４側に接続され、後述する式（６）のように、直流電圧指令値Ｖｄｃ*には、交流電源１の最大電圧Ｖｓｍａｘが設定される。この点をまとめると次のようになる。
【００４７】
ΔＶＢ＞ＴＨＰのとき、Ｖｄｃ*＝Ｖｓｍａｘ＋ｋｄ×ΔＶＢ    …（４）
ΔＶＢ＜ＴＨＭのとき、Ｖｄｃ*＝Ｖｓｍａｘ−ｋｃ×ΔＶＢ    …（５）
上記以外のとき、Ｖｄｃ*＝Ｖｓｍａｘ    …（６）
図３に、図１における直流電圧指令設定部１２４の制御フローチャートを示す。まず、開始（Ｓ００１）したあと、しきい値判定部１２４１（図２）において放電が必要か（ΔＶＢ＞ＴＨＰを満たすか）判定する（Ｓ００２）。放電が必要と判定された場合には、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に式（４）の値を設定し（Ｓ００３）、処理を終了する（Ｓ００４）。Ｓ００２で放電不要と判定された場合は、しきい値判定部１２４１（図２）において充電が必要か（ΔＶＢ＜ＴＨＭを満たすか）判定する（Ｓ００５）。充電が必要と判定された場合には、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に式（５）の値を設定し（Ｓ００６）、処理を終了する（Ｓ００７）。Ｓ００５で充電も不要と判定された場合は、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に式（６）の値を設定し（Ｓ００８）、処理を終了する（Ｓ００９）。
【００４８】
以上で直流電圧指令設定部１２４の説明を終了し、図１の説明に戻る。
【００４９】
直流電圧制御部１２５は、直流電圧指令値Ｖｄｃ*と、電圧センサ２２で検出した平滑コンデンサ３の両端の直流電圧Ｖｄｃから、蓄積装置電流指令ＩＢ*を作り出す。
【００５０】
図４に、図１における直流電圧制御部１２５の具体的制御ブロック図を示す。直流電圧制御部１２５では、直流電圧指令Ｖｄｃ*と、測定した平滑コンデンサ３の直流電圧Ｖｄｃとの偏差（Ｖｄｃ*−Ｖｄｃ）を、演算器１２５１で演算し、その差を零にするように比例積分補償器（ＰＩ補償器）１２５２にて比例積分補償する。比例積分補償器１２５２の出力は、エネルギー蓄積装置１１に対する蓄積装置電流指令ＩＢ*となる。
【００５１】
図１に戻り説明を続ける。蓄積装置電流制御部１２６は、蓄積装置電流指令ＩＢ*と、電流センサ２３で検出した蓄積装置電流ＩＢから、充放電装置１０への出力電圧指令ＶＸ*を作り出す。
【００５２】
図５に、図１における蓄積装置電流制御部１２６の具体的制御ブロック図を示す。蓄積装置電流制御部１２６では、蓄積装置電流指令ＩＢ*と、測定した蓄積装置電流ＩＢとの偏差（ＩＢ*−ＩＢ）を演算器１２６１で演算し、その差を零にするように比例積分補償器１２６２にて比例積分補償する。比例積分補償器１２６２の出力は、充放電装置１０に対する出力電圧指令ＶＸ*となる。
【００５３】
図１に戻り説明を続ける。ＰＷＭ制御部１２７では、出力電圧指令ＶＸ*をパルス幅変調によって充放電装置１０を駆動するゲート信号Ｇ*に変換する。ゲート信号Ｇ*は、充放電装置１０に入力されて所望の制御（スイッチング制御）が実行される。このように、制御装置１２では、直流電圧制御部１２５，蓄積装置電流制御部１２６によって、それぞれ直流電圧Ｖｄｃ，蓄積装置電流ＩＢが制御され、所望の充放電制御を実施できる。
【００５４】
図６に、本システムにおいて、エネルギー蓄積装置１１の将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′が過剰状態となった場合の蓄積エネルギーの調整の動作を説明する。説明を簡単にするため、エレベーターが停止状態について説明する。図６には、上から順に、判定符号ＪＳＷ，直流電圧Ｖｄｃ，蓄積装置電流ＩＢ，電源電流実効値ＩＳ，エネルギー蓄積量ＶＢを示している。現時点の時間をｔ＝ｔ０とし、この時点において将来のエネルギー蓄積量推定量ＶＢ′を推定し、将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢを求めたところ、放電が必要と判定されたことにする。
【００５５】
それにより、判定符号ＪＳＷの軌跡Ａ１は１から０に変化し、直流電圧指令値Ｖｄｃ*の軌跡Ｂ１は交流電源１の最大電圧Ｖｓｍａｘより大きい値に設定される。直流電圧制御部１２５（図１）により、直流電圧Ｖｄｃの軌跡Ｂ２は、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に追従するようになる。その時の蓄積装置電流ＩＢの軌跡Ｃ２を見ると、蓄積装置電流制御部１２６（図１）により直流電圧Ｖｄｃを増加させるために上昇した蓄積装置電流指令の軌跡Ｃ１に追随して上昇する。尚、ここでは蓄積装置電流ＩＢ＞０を放電、蓄積装置電流ＩＢ＜０を充電であるとして図示している。
【００５６】
電源電流実効値ＩＳの軌跡Ｄ１は、ｔ０以前はエレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７へ電力を供給するために正の値を持っていたが、直流電圧Ｖｄｃが最大電圧Ｖｓｍａｘより大きくなったことにより、電流は流れなくなる。このように、エネルギー蓄積装置１１から蓄積エネルギーを放電することで、エネルギー蓄積量ＶＢは軌跡Ｅ１のように下降していく。そして、しきい値判定部１２４１（図２）により放電不要となったｔ＝ｔ１時点で放電を終了する。以上のような流れで、エネルギー蓄積量ＶＢを調整する。
【００５７】
本発明によれば、制御装置１２は、エネルギー蓄積装置１１の将来のエネルギー蓄積量を推定するエネルギー蓄積量推定部１２２と、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′が所定値（例えば、この将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*に充電しきい値ＴＨＰを加えた値）を上回っているかを判別し、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′が所定値を上回っていると判断された場合には、エネルギー蓄積装置１１に蓄積されているエネルギーを放電させるように充放電装置１０を制御し、エネルギー蓄積装置１１から放電されたエネルギーの少なくとも一部を、乗りかご８のかご照明装置１７と制御装置１２とのうち少なくとも一方で消費させる充放電制御部１２９とを備える構成としている。これによって、将来のエネルギー蓄積量が過剰になることをあらかじめ予測し、前もってエネルギー蓄積装置１１から放電させて将来の回生電力を蓄積できる空き容量を積極的に作ることができるとともに、例えばエレベーターが停止中の場合などのように力行運転を行っていない場合であっても、わずかながらでもエレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７で消費することにより、将来に備えて積極的にエネルギー蓄積量を減らしておくことが可能となる。尚、力行運転時は、これらの機器に加えて交流モータ５でも放電されたエネルギーが消費される。
【００５８】
尚、本発明は、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７で消費するエネルギーはあまり大きくはないため、充放電制御に用いるエネルギー蓄積量やその目標値を、現在の値ではなく、将来の値を予測して用い、先回りして放電開始を制御していることで、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７で消費させる量を増やすことができるので、エネルギー蓄積量の調整機能をより効率よく機能させることができるという思想に基づいている。
【００５９】
ここで、充放電制御部１２９は、例えば図１に示すように、エネルギー蓄積量偏差計算部１２３，直流電圧指令設定部１２４，直流電圧制御部１２５，蓄積装置電流制御部１２６，ＰＷＭ制御部１２７，エネルギー蓄積量目標値計算部１２８で構成すればよいが、これに限定されず、同様の機能を有していれば他の構成としても良い。
【００６０】
尚、本実施例では、式（４）のように、直流電圧指令値Ｖｄｃ*として、将来のエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′がその将来の時点でのエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*を上回っている量（偏差ΔＶＢ）に比例する量（ｋｄ×ΔＶＢ）を、最大電圧Ｖｓｍａｘに加えた値に設定しているが、これに限らず、最大電圧Ｖｓｍａｘに所定の値（例えば偏差ΔＶＢに比例しない固定値）を加える構成としてもよい。同様に、充電の場合も、式（５）のようなｋｃ×ΔＶＢを用いず、偏差ΔＶＢに比例しない値を用いても良い。
【実施例２】
【００６１】
図７は、本発明の実施例２のエレベーターシステムの構成図を示している。本実施例では、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７への電力供給方法が実施例１と異なる。そこで、本実施例では実施例１と異なる部分のみ図７を使用して説明する。実施例１と同じ箇所は、実施例１と同一の符号としている。
【００６２】
インバータ１４に電源切換装置１８が接続されており、同じく電源切換装置１８に接続されている商用電源である交流電源１５（交流電源１とは別の商用電源）とともにエレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７への電力供給源となる。交流電源１５かインバータ１４で変換された単相交流電力のどちらがエレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７への電力供給源となるかは、制御装置１２からの電源スイッチ切換指令ＳＳＷによりスイッチ１９を切り換えることにより選択される。通常は、スイッチ１９は端子２０−２側に設定され、交流電源１５から給電されている。
【００６３】
次に、制御装置１２の処理について説明する。制御装置１２では、直流電圧指令設定部１２４′の構成が実施例１の直流電圧指令設定部１２４と異なっている。それに伴って、実施例１の充放電制御部１２９が実施例２では充放電制御部１２９′に変更されている。
【００６４】
制御装置１２では、まずエネルギー蓄積量推定部１２２にて、エネルギー蓄積量センサ２１で検出したエネルギー蓄積装置１１の現在のエネルギー蓄積量ＶＢと、時計１２１からの時刻情報ｔから、将来の（ある時間後での）エネルギー蓄積量推定値ＶＢ′を推定する。その後、エネルギー蓄積量偏差計算部１２３で、エネルギー蓄積量推定部１２２で推測したエネルギー蓄積量推定値ＶＢ′と、エネルギー蓄積量目標値計算部１２８で算出したエネルギー蓄積量目標値ＶＢ*から、両者の偏差ΔＶＢ＝ＶＢ′−ＶＢ*を求める。ここまでの処理は実施例１と同じである。
【００６５】
次に、直流電圧指令設定部１２４′において、将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢから、平滑コンデンサ３の両端の直流電圧指令Ｖｄｃ*と電源スイッチ切換指令ＳＳＷとを作成する。
【００６６】
図８は、図７における直流電圧指令設定部１２４′の具体的制御ブロック図である。エネルギー蓄積量偏差計算部１２３により算出された将来のエネルギー蓄積量の偏差ΔＶＢは、しきい値判定部１２４１において、放電しきい値ＴＨＰ，充電しきい値ＴＨＭと比較される。その結果、ΔＶＢ＞ＴＨＰの場合は、判定符号ＪＳＷ＝０、ΔＶＢ＜ＴＨＭの場合は判定符号ＪＳＷ＝２、どちらでもない場合は判定符号ＪＳＷ＝１が出力され、判定符号ＪＳＷの値によって直流電圧指令値Ｖｄｃ*に出力される値が異なる。ここまでの処理は実施例１と同じである。
【００６７】
実施例２では、判定符号ＪＳＷにより、電源スイッチ切換指令ＳＳＷを切り替える。判定符号ＪＳＷ＝０、つまり放電必要と判定された場合は、放電したエネルギーを消費する機器としてエレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７を接続するために、切換スイッチ１２４６をスイッチ端子１２４７側に接続し、電源スイッチ切換指令ＳＳＷ＝０とする。この結果、図７において電源切換装置１８のスイッチ１９が端子２０−１側に接続され、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７の電力供給源はインバータ１４が作り出した単相交流となる。
【００６８】
一方、判定符号ＪＳＷ＝１，２、つまり放電不要と判定された場合は、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７の電源供給源を交流電源１５とするために、切換スイッチ１２４６をスイッチ端子１２４８側に接続し、電源スイッチ切換指令ＳＳＷ＝１とする。この結果、図７において電源切換装置１８のスイッチ１９が端子２０−２側に接続され、エレベーター制御電源装置１６やかご照明装置１７の電力供給源は交流電源１５となる。
【００６９】
図９に、図７における直流電圧指令設定部１２４′の制御フローチャートを示す。まず、開始（Ｓ１０１）したあと、しきい値判定部１２４１（図８）において放電が必要か（ΔＶＢ＞ＴＨＰを満たすか）判定する（Ｓ１０２）。放電が必要と判定された場合には、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に式（４）の値を設定し（Ｓ１０３）、電源スイッチ切換指令ＳＳＷ＝０に設定し（Ｓ１０４）、処理を終了する（Ｓ１０５）。Ｓ１０２で放電不要と判定された場合は、電源スイッチ切換指令ＳＳＷ＝１に設定し（Ｓ１０６）、しきい値判定部１２４１（図８）において充電が必要か（ΔＶＢ＜ＴＨＭを満たすか）判定する（Ｓ１０７）。充電が必要と判定された場合には、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に式（５）の値を設定し（Ｓ１０８）、処理を終了する（Ｓ１０９）。Ｓ１０７で充電も不要と判定された場合は、直流電圧指令値Ｖｄｃ*に式（６）の値を設定し（Ｓ１１０）、処理を終了する（Ｓ１１１）。
【００７０】
図７に戻り、説明を続ける。直流電圧制御部１２５では、直流電圧指令値Ｖｄｃ*と、電圧センサ２２で検出した平滑コンデンサ３の両端の直流電圧Ｖｄｃから、蓄積装置電流指令ＩＢ*を作り出し、それは蓄積装置電流制御部１２６に入力される。蓄積装置電流制御部１２６は、蓄積装置電流指令ＩＢ*と、電流センサ２３で検出した蓄積装置電流ＩＢから、充放電装置１０への出力電圧指令ＶＸ*を作り出す。そして、ＰＷＭ制御部１２７では、出力電圧指令ＶＸ*をパルス幅変調によって充放電装置１０を駆動するゲート信号Ｇ*に変換する。ゲート信号Ｇ*は、充放電装置１０に入力されて所望の制御が実行される。このように、制御装置１２では、直流電圧制御部１２５，蓄積装置電流制御部１２６によって、それぞれ直流電圧Ｖｄｃ，蓄積装置電流ＩＢが制御され、所望の充放電制御を実施できる。
【００７１】
以上、本発明の実施例１，２によれば、蓄電容量を増大させることなく、突発的に回生電力が増加しエネルギー蓄積量が増加した場合でも回生電力を有効に利用することができるエレベーターシステムを構築できる。
【００７２】
以上、本発明を実施例を用いて説明してきたが、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１，１５  交流電源
２  コンバータ（ダイオード整流器）
３  平滑コンデンサ
４，１４  インバータ
５  交流モータ
６  エレベーターの綱車
７  エレベーターのロープ
８  エレベーターの乗りかご
９  エレベーターの釣合い錘
１０  充放電装置（ＤＣ／ＤＣコンバータや昇降圧チョッパ）
１１  エネルギー蓄積装置（蓄電池等）
１２  制御装置
１３  ダイオード
１６  エレベーター制御電源装置
１７  かご照明装置
１８  電源切換装置
１９  電源切換装置のスイッチ
２０−１，２０−２  電源切換装置の端子
２１  エネルギー蓄積量センサ
２２  電圧センサ
２３  電流センサ
１２１  時計
１２２  エネルギー蓄積量推定部
１２３  エネルギー蓄積量偏差計算部
１２４，１２４′  直流電圧指令設定部
１２５  直流電圧制御部
１２６  蓄積装置電流制御部
１２７  ＰＷＭ制御部
１２８  エネルギー蓄積量目標値計算部
１２９，１２９′  充放電制御部
１２４１  しきい値判定部
１２４２，１２４６  切換スイッチ
１２４３，１２４４，１２４５，１２４７，１２４８  スイッチ端子
１２５１，１２６１  演算器
１２５２，１２６２  比例積分補償器
【図１】
2011126691.tif 000003
【図２】
2011126691.tif 000004
【図３】
2011126691.tif 000005
【図４】
2011126691.tif 000006
【図５】
2011126691.tif 000007
【図６】
2011126691.tif 000008
【図７】
2011126691.tif 000009
【図８】
2011126691.tif 000010
【図９】
2011126691.tif 000011