(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と、充電／放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電／放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン／オフで前記充電／放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン／オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給する交流エレベータにおいて、前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を備え、前記バッテリーは、複数の単電池の組み合わせからなり、所定の条件下では前記バッテリーの放電を阻止する手段を備えたことを特徴とする交流エレベータの電源装置。
【請求項２】
商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と、充電／放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電／放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン／オフで前記充電／放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン／オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給する交流エレベータにおいて、前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を備え、前記バッテリーは、複数の単電池の組み合わせからなり、所定の条件下では前記バッテリーの充電を阻止する手段を備えたことを特徴とする交流エレベータの電源装置。
【請求項３】
前記バッテリーは、複数の単電池を１群電池として複数組の群電池の組み合わせからなり、エレベータの容量に応じて該群電池数を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項４】
所定の条件下とは各単電池での充電量にバラツキが生じた時、であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項５】
所定の条件下とは各群電池での充電量にバラツキが生じた時、であることを特徴とする請求項３に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項６】
充電量のバラツキとは、各単電池若しくは各群電池の端子電圧どうしが所定値以上相違する状態であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項７】
充電側又は放電側のリミッター値をゼロにする充電又は放電阻止手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項８】
該バッテリーの充電完了時に、該バッテリーの放電阻止手段を解消することを特徴とする請求項１に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項９】
該バッテリーの放電完了時に、該バッテリーの充電阻止手段を解消することを特徴とする請求項２に記載の交流エレベータの電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流エレベータの電源装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクス素子及びそれを制御する技術の進歩により、インバータを用いて誘導電動機に可変電圧・可変周波数の交流電力を供給して速度制御を行い、エレベータかごを運転させるものが採用されている。
【０００３】
即ち、図２に示すように、商用電源１からコンバータ２及びインバータ３を通じて誘導電動機ＩＭに電流が供給されるが、この電流は理想的な速度指令４とパルス発生器ＰＧからの実際のエレベータかご５の速度との突き合わせによる速度調節器６を介して可変周波数電流指令演算部７からの指令により、正弦波ＰＷＭ制御装置８を介してインバータ３が操作されて、エレベータかご５が適当に速度制御されるものである。ここで、９は釣合い重りである。
【０００４】
ところで、誘導電動機ＩＭにより運転されるエレベータの場合は、エレベータかご５に定員いっぱい乗客が乗っている時や、誰も乗っておらず乗場呼びに応じて空かごとして運転される時など、その都度負荷が大幅に変動するが、特に下げ荷運転の場合には電力を回生しなければならず、通常抵抗Ｒによって熱として消費しているのが一般的で、電力の無駄づかいが多かった。又、当然負荷の大きな場合でも不都合なことが生じないように、予め電源容量に余裕を見て設計するのが普通である。
したがって、電源回線なども太い電線を使用したりしなければならなかった。
【０００５】
このため、最近になって出願人は次に述べるような回生電力を無駄にしない効率の良い電源装置について提案をしている。
【０００６】
即ち、図３はこの電源装置の回路図、図４は図３に示す回路の制御ブロック線図である。
【０００７】
図中、図２と同一符号のものは同一のものを示すが、１０は電源回路で、Tr1とTr2はトランジスタ、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｅは例えばニッケル水素畜電池のようなバッテリーで、このバッテリーＥは例えば単電池８個を直列に接続したものを１郡電池（１ユニット）として、エレベータの容量に応じて所定の郡電池数を適宜決定する。ＱはバッテリーＥの充電量を検出する容量計、Ｌは昇圧用のコイル、ＲＴは電流検出器、１１は停電時などの非常時にバッテリーＥから、マイコン等の制御電源としても利用する非常電源、１２は万一この電源回路１０が故障した場合に切り離すための非常接点である。
【０００８】
この電源回路１０は図４に示すように、インバータ３の入力電圧Vabの定電圧制御を行うもので、一定の電圧指令に対し、インバータ３の入力電圧Vabを負帰還させて突き合わせ制御を行う。
この偏差信号ｅが伝達関数Ｇ１及びリミッター回路２０を介して電流指令を作り出し、電流検出器ＲＴからの電流帰還と突き合わせ、伝達関数Ｇ２を通じて比較器２１に入力させる。
【０００９】
この比較器２１では、例えば三角波発生器２２からの三角波αと伝達関数Ｇ２からの出力信号を比較することにより、トランジスタTr1,Tr2の制御信号βを作り出している。トランジスタTr2の前段には否定素子２３を接続しているので、トランジスタTr1とTr2が同時にＯＮすることはない。
【００１０】
今仮に、商用電源１が２００Ｖとすると、コンバータ２を経た電圧は通常２８０V程度になるが、ここで、図４の電圧指令を３５０V程度に設定すれば、電源回路１０の制御系はインバータ３の入力電圧Vabを３５０Ｖに維持しようと電圧制御される。
【００１１】
即ち、入力電圧Vabが３５０Ｖの場合は、偏差信号eはゼロであり、リミッター回路２０を通じた電流指令ｉもゼロとなり、比較器２１の出力は図５に示す波形となる。
【００１２】
つまり、トランジスタTr1とTr2を同じ時間交互にＯN状態に導く制御信号βを比較器２１は出力するので、バッテリーＥは充電と放電を同じ時間づつ交互に繰り返して、インバータ３の入力電圧Vabを３５０Ｖに維持しようとする。
【００１３】
そして、万一入力電圧Vabが３５０Ｖよりも低くなれば、比較器２１の出力は図６（ａ）に示す状態になり、トランジスタTr1をＯN状態にする時間が短く、トランジスタTr2をＯN状態にする時間が長くなり、結局バッテリーＥからの放電を優先させることになる。
【００１４】
一方、入力電圧Vabが３５０Ｖよりも高くなれば、今度は比較器２１の出力は図６（ｂ）に示す状態になり、トランジスタTr2をＯN状態にする時間が短く、トランジスタTr1をＯＮ状態にする時間が長くなり、結局バッテリーＥへの充電を優先させて、指令電圧を維持しようと電圧制御される。
【００１５】
因みに、バッテリーＥを放電させる場合の通常のルートはバッテリーE、電流検出器ＲＴ、コイルＬ、トランジスタTr2、バッテリーＥであり、一方バッテリーＥを充電させる場合の通常のルートは端子ａ、接点１２、トランジスタTr1、コイルＬ、電流検出器ＲＴ、バッテリーＥ、端子ｂである。そして、各トランジスタTr1,Tr2のＯＦＦ時にはダイオードＤ２或いはＤ１を通じてコイルＬによるバッテリーＥの充電・放電電流が瞬間的に流れる。
【００１６】
ここで、容量計Ｑによって検出されるバッテリーＥの充電状態が例えば３０%以下の場合には、リミッター回路２０の放電側のリミッター値をゼロにして、制御系としては充電のみを行わせ、またバッテリーＥの充電状態が例えば８０%以上の場合には、リミッター回路２０の充電側のリミッター値をゼロにして、放電のみを行わせるようにすれば、過充電や完全放電を防ぐことでバッテリーの寿命を延ばすことが可能である。
【００１７】
エレベータ停止時に商用電源からバッテリーに充電を行うことで、容量計Ｑによって検出される充電状態を例えば６０％程度になるようにすれば、バッテリーの充電状態を最良な状態に維持させることができる。（万一６０％を超える状態であれば、非常電源１１のようにバッテリーから交流電源を作り、制御電源として使用すれば良い。）
因みに、最良な状態とは、次のエレベータの運転が回生運転・駆動運転の何れであってもバッテリーの充電・放電が自由に行える状態を意味する。
【００１８】
そして、万一インバータ３の入力電圧Vabが高くなりすぎた場合は、トランジスタTr3をＯＮさせて、抵抗Ｒで回生電力を消費させるようにする。
【００１９】
このリミッター回路２０のリミッター値の操作は、前述のバッテリーＥの充電状態だけでなく、エレベータの運転状態に応じて変化させる事も可能である。
平日や休日、或いは時間帯によってバッテリーＥの充電量における適量を変化させても良い。即ち、例えばオフィスビルの出勤時などの力行運転の連続が予想される場合には、バッテリーＥの充電量を多目にして、補助電源としての利用を優先し、逆にお昼のような回生運転の連続が予想される場合は、バッテリーＥの充電量を低目に抑えて回生動作を優先させる。そして、通常時は力行・回生がほぼ交互に行われるので、バッテリーＥの充電量を６０%程度に設定する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このバッテリーＥが複数の単電池からなる場合、バッテリーＥへの充放電を頻繁に繰り返すと、単電池ごと或いは郡電池ごとの端子電圧がバラツイてくるため、単電池ごと或いは各郡電池ごとの充電量を適正に保つことができなくなってくる問題があった。
【００２１】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、複数の単電池からなるバッテリーの各電池の充電量にバラツキが生じた場合でも適宜適正に補正できる装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と、充電／放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電／放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン／オフで前記充電／放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン／オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給する交流エレベータにおいて、前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を備え、
１．前記バッテリーは、複数の単電池の組み合わせからなり、所定の条件下では前記バッテリーの放電を阻止する手段を備える。
２．前記バッテリーは、複数の単電池の組み合わせからなり、所定の条件下では前記バッテリーの充電を阻止する手段を備える。
ものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、所定の条件下であれば、敢えてバッテリーの充電モード或いは放電モードの運転を選択するものである。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例を示す電源装置の回路図、図７は図１に示す回路の制御ブロック線図であり、図中図２及び図４と同一符号のものは同一のものを示すが、２０′は放電側のリミッター値（制限値）をゼロに設定した充電モードを指令するリミッター、２０"は充電側のリミッター値をゼロに設定した放電モードを指令するリミッターである。
【００２５】
Ｅ'は本発明に係るバッテリーで例えば単電池Ｂが８個直列に接続されたものが１ユニット（郡電池）とし、これが複数組み直列に配置されてバッテリーＥ'が構成されている。３１乃至３１ｎは各郡電池の端子電圧V1乃至Vnをそれぞれ検出する絶縁増幅器、３２は絶縁増幅器31乃至31nの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、３３は周知のマイクロコンピュータでＡ／Ｄ変換された電圧V1乃至Vnをそれぞれモニターし、これらの電圧値（例えば通常9.6v程度）にバラツキ（例えば0.4v程度の差）が生じれば、図４に示すリミッター２０に信号を送り、例えば図７（ａ）に示すような電流リミッター２０'に設定する。
【００２６】
この場合は、放電側のリミッター値をゼロにして、充電のみを行う充電モード運転を選択することになる。（当然ながら、充電側のリミッター値をゼロにするリミッター２０"を設定した放電モードの運転を選択しても良い）
【００２７】
この結果、バッテリーＥ'を構成する単電池Ｂの各端子電圧が十分に高くなるまで（例えば電池内部でガス発生が始まる電圧となるまで）、各単電池Ｂ全ての充電が徹底的に行われる。
【００２８】
この時、容量計Ｑが設置されている場合、この容量計Ｑのプリセットも同時に行えば、容量計Ｑの検出誤差の累積も解消させることができる。
【００２９】
尚、以上の説明では、バッテリーＥ'への充電モードの運転の一例について述べたが、これは逆に放電モードの運転をさせるようにすることも可能である。
即ち、各単電池Ｂ或いは各郡電池の端子電圧が十分低くなるまで（例えば単電池Ｂの定格電圧の約１／３以下になるまで）、充電側のリミッター値をゼロに設定してリミッター２０"のようにし、エレベータの運転を続け、各単電池Ｂ全ての放電を完全に行って電池の充電量のバラツキを解消させ、同時に容量計Ｑをリセットさせて容量計Ｑの誤差を解消させる方法も考えられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、新しい電源装置により、エレベータの通常の運転を行いながら適宜回生電力を吸収するとともに、駆動電力を補う装置において、バッテリーを構成する単電池或いは各郡電池の充電量にバラツキが生じても、適宜自動的に充電量を揃えることができ、この新しい電源装置の効果をいかんなく発揮させることができる。また、容量計を利用している場合には、この容量計の検出誤差を解消させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電源装置の回路図である。
【図２】従来の交流エレベータの制御装置の一例を示す概略図である。
【図３】新しい電源装置の回路図である。
【図４】図３に示す回路の制御ブロック線図である。
【図５】図４の各部の信号を示す図である。
【図６】図４の各部の信号を示す図である。
【図７】本発明の一実施例を示す電源装置の制御ブロック線図である。
【符号の説明】
１  商用電源
３  インバータ
１０  電源装置
Ｅ，Ｅ′  バッテリー
Ｂ  単電池
Ｑ  容量計
Tr1,Tr2  トランジスタ
２０、２０′、２０″  リミッター回路
２１  比較器
１    三角波発生器
３１、３１ｎ  絶縁増幅器
３２  Ａ／Ｄコンバータ
１    マイクロコンピュータ
【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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【図７】
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