(57)【要約】【課題】  バラツキによる影響を受けにくい半導体モジュールの寿命予測をすること。【解決手段】  エレベーターのかご１５をモータ１１により駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータ９と、該インバータ９を構成すると共に、半導体素子６０と絶縁基板６５を介して設けられたベース６１を有する半導体モジュール５０と、半導体素子６０の第１温度値を検出する第１温度センサ７２と、ベース６１の第２温度値を検出する第２温度センサ７４と、第１温度値と第２温度値との温度差に基づいて半導体モジュール５０の劣化を判定する判定器９０とを備えたものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベーターのかごをモータにより駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータと、
該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板を介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、
前記半導体素子の第１温度値を検出する第１温度検出手段と、
前記ベースの第２温度値を検出する第２温度検出手段と、
前記第１温度値と前記第２温度値との温度差に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第１判定手段と、
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。
【請求項２】
前記第１判定手段は、前記温度差に基づいて熱抵抗を推定することにより前記半導体モジュールの劣化を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの制御装置。
【請求項３】
エレベーターのかごをモータにより駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータと、
該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板とを介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、
前記半導体素子の第１温度値を検出する第１温度検出手段と、
前記ベースの第２温度値を検出する第２温度検出手段と、
前記かごを予め定められた運転モードにより前記かごを駆動する運転モード手段と、
前記第１温度値と前記第２温度値との温度差が初期値からの増分値に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第２判定手段と、
を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターの制御装置に関し、半導体モジュールの劣化判断に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベーターの制御装置は下記特許文献１に記載のように、商用交流電源を直流に変換するコンバータと、上記コンバータの出力を交流に変換しエレベーター駆動用の誘導電動機に給電するインバータと、上記コンバータ及び上記インバータを制御する制御手段を備えたエレベーターの制御装置において、上記装置を構成する各部品の稼働状況を計測する手段と、上記計測値に予め設定した重み付けを行い寿命予測基準値を得る手段と、上記基準値に基づいて各部品の寿命を予測する手段を備えたものである。
かかる制御装置によれば、負荷が変動する部品及び寿命特性が線形でない部品に関しても、精度の高い寿命予測を行うことができる。
【特許文献１】特開平９−２９０９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記エレベーターの制御装置では、装置を構成する各部品の稼働状況を計測する手段と、計測値に予め設定した重み付けを行い寿命予測基準値を得る手段と、基準値に基づいて各部品の寿命を予測する手段とにより、部品の寿命を予測したので、部品の個々のバラツキによる影響を考慮できないと共に、各部品の温度上昇を正確に捉えていないという課題があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、部品の個々のバラツキによる影響を考慮できると共に、各部品の温度上昇を正確に捉えて半導体モジュールの寿命を予測するエレベーターの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係るエレベーターの制御装置は、エレベーターのかごをモータにより駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータと、該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板を介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、前記半導体素子の第１温度値を検出する第１温度検出手段と、前記ベースの第２温度値を検出する第２温度検出手段と、前記第１温度値と前記第２温度値との温度差に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第１判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
第２の発明に係るエレベーターの制御装置における第１判定手段は、第１温度値と前記第２温度値との温度差に基づいて熱抵抗を推定することにより半導体モジュールの劣化を判定する、ことを特徴とするものである。
【０００７】
第３の発明に係るエレベーターの制御装置は、エレベーターのかごをモータにより駆動すると共に、直流を交流に変換するインバータと、該インバータを構成すると共に、半導体素子と絶縁基板とを介して設けられたベースを有する半導体モジュールと、前記半導体素子の第１温度値を検出する第１温度検出手段と、前記ベースの第２温度値を検出する第２温度検出手段と、前記かごを予め定められた運転モードにより前記かごを駆動する運転モード手段と、前記第１温度値と前記第２温度値との温度差が初期値からの増分値に基づいて前記半導体モジュールの劣化を判定する第２判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、半導体モジュールのバラツキによる影響を考慮できると共に、各部の温度上昇を正確に捉えて半導体モジュールの寿命を予測できるという効果がある。
【０００９】
第２の発明によれば、第１温度値と前記第２温度値との温度差に基づいて熱抵抗を推定することにより半導体モジュールの寿命を予測したので、正確な予測が可能になるという効果がある。
【００１０】
第３の発明によれば、半導体素子の第１温度値を検出する第１温度検出手段と、ベースの第２温度値を検出する第２温度検出手段と、かごを予め定められた運転モードにより前記かごを駆動する運転モード手段と、第１温度値と第２温度値との温度差が初期値からの増分値に基づいて半導体モジュールの劣化を判定する第２判定手段とを備えたので、半導体モジュールのバラツキを考慮した半導体モジュールの寿命予測ができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１及び図２によって説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体構成図、図２は図１に示す半導体モジュールの断面図である。
図１及び図２において、エレベーター１は、交流電源３からメインブレーカ４を介して交流電圧を直流電圧に変換する直流電源変換手段としてのコンバータ５と、コンバータ５の脈流電圧を平滑化するコンデンサ７と、制御部２０からの速度指令信号により直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流電源変換手段としてのインバータ９と、インバータ９によりシーブ１３を回転させるモータ１１とを備えている。
シーブ１３にロープ１７が掛けられており、ロープ１７の一端にかご１５を固定し、ロープ１７の他端に釣合錘１９が固定されている。かご１５には、かご１５内の負荷を検出する負荷検出器１６が設けられている。
さらに、制御部２０には、負荷検出器１５の検出結果が無負荷の場合、かご１５を各階運転させる無負荷各階運転モードの指令をインバータ９に発生する運転モード手段としてのテスト指令部２２を有している。
【００１２】
インバータ９には、半導体素子としての電力トランジスタ６０を有する半導体モジュール５０を有している。半導体モジュール５０は、金属ベース６１と、該金属ベース６１に載せられた第１半田付け部６２ａを介して設けられた絶縁基板６５と、第２半田付け部６２ｃを介して電力トランジスタ５０とが設けられている。
そして、絶縁基板６５と第１半田付け部６２ａとの間に絶縁基板６５と第１半田付け部６２ａとの接着性を良くする第１下地層６４ａが設けられており、絶縁基板６５と第２半田付け部６２ｃとの間に絶縁基板６５と第２半田付け部６２ｃとの接着性を良くする第２下地層６４ｃが設けられている。
なお、半導体モジュール５０の金属ベース６１には、放熱フィン８０が固定されている。
【００１３】
半導体モジュール５０の冷却は、電力トランジスタ６０で発生した熱が第１・第２はんだ付け部６２ａ，６２ｃと第１・第２下地層６４ａ，６４ｃと絶縁基板１２とを介して金属ベース６１に伝導し、金属ベース６１に取付けられた放熱フィン８０により放熱され、電力トランジスタ６０の温度上昇を抑制している。
半導体モジュール５０には、電力トランジスタ６０の第１温度値Ｔ1を検出する第１温度検出手段としての第１温度センサ７２と、金属ベース６１の第２温度値Ｔ2を検出する第２温度検出手段としての第２温度センサ７４とを有している。
【００１４】
判定器９０には、第１温度センサ７２と第２温度センサ７４との出力信号が入力され、第１温度値Ｔ1と第２温度値Ｔ2との差ΔＴとすると下式を演算する演算部９２が設けられている。判定器９０の出力には、半導体モジュール５０の寿命がまもなく尽きることを表示すると共に、通報する表示器１００が設けられている。
Ｒ＝ΔＴ／Ｑ
ここに、Ｒ：金属ベース６１と電力トランジスタ６０との間の熱抵抗
Ｑ：電力トランジスタ６０の発熱量
ここで、テスト指令部２２からの指令により各階の無負荷運転でかご１５を走行させた場合の発熱量Ｑを測定しておいて、記憶部９４に記憶されている。そして、記憶部９４には、熱抵抗Ｒの熱抵抗閾値Ｒｒを記憶する。
これにより、上式より熱抵抗Ｒを求めることができる。そして判定器９０は、求めた熱抵抗Ｒが閾値Ｒｒを越えていないかを判定し、越えていると異常と判定する。
【００１５】
上記のように構成されたエレベーターの制御装置の動作を図１乃至図３を参照して説明する。図３は図１によるエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。交流電源３をコンバータ５により直流にしてコンデンサ７により直流を平滑化してインバータ９を介してモータ１１に可変電圧・可変周波数の交流電圧を印加する。
いま、制御部２０はエレベーター１の利用が少ない特定の時間か否かを判断し(ステップＳ１０１)、特定の時間になると、かご１５の負荷が無負荷か否かを負荷検出器１６の出力により判断し(ステップＳ１０３)、無負荷の場合、テスト指令部２２からの指令により各階の無負荷運転でかご１５を所定時間走行させたか否かを判断し(ステップＳ１０５)、所定時間後であれば、第１温度センサ７２，第２温度センサ７４から第１温度値Ｔ1、第２温度値Ｔ2を検出する(ステップＳ１０７)。
【００１６】
演算部９２は、第１温度値Ｔ1と第２温度値Ｔ2との差ΔＴを求め、記憶部９４から発熱量Ｑを読み出して熱抵抗Ｒを求める(ステップＳ１０９)。演算部７２は、該熱抵抗Ｒが記憶部９４から読み出した熱抵抗閾値Ｒｒを越えていないかを判断する(ステップＳ１１１)。越えていれば、表示器１００に異常を通報すると共に、その旨表示してかご１５を停止する(ステップＳ１１３)。
【００１７】
実施の形態２．
本発明の他の実施の形態を図１によって説明する。判定器９０の記憶部９４には、据付初期段階において、各階の無負荷運転でかご１５を所定時間走行させた後、第１温度値Ｔ1と第２温度値Ｔ2との差となる初期値ΔＴ0が記憶されており、次回以降の同一運転モードにより該初期値ΔＴ0からの増分となる増分許容値となる増分閾値Ｔｒが記憶されている。
【００１８】
上記のように構成されたエレベーターの制御装置の動作を図１及び図２、図４を参照して説明する。図４は本実施の形態によるエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態の動作は、実施の形態１の動作、すなわち、図３に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０７までは同一であるので、実施の形態1と異なる図４に示すステップＳ２０９から説明する。
判定器９０の第２演算部９２は、第１温度値Ｔ1と第２温度値Ｔ2との温度差ΔＴを求める(ステップＳ２０９)。演算部９２は、該温度差ΔＴと初期値ΔＴ0との増分値ΔＴaを求め、増分値ΔＴaが記憶部９４から読み出した増分閾値Ｔｒを越えていないかを判断する(ステップＳ２１１)。越えていれば、表示器１００に異常を通報すると共に、その旨表示して、かご１５を停止する(ステップＳ１１３)。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、エレベーターに用いられるインバータの半導体モジュールの寿命判断に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す半導体モジュールの断面図である。
【図３】図１によるエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施の形態によるエレベーターの制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２１】
９  インバータ、１１  モータ、１５  かご、２２  テスト指令部、５０  半導体モジュール、６０  電力トランジスタ(半導体素子)、６１  ベース、６５  絶縁基板、７２  第1温度センサ、７４  第２温度センサ、９０  判定器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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