(57)【要約】【課題】電力蓄積装置を複数のセルから構成し、そのセルの過電圧を簡易に、確実に検出できるエレベータ制御装置を提供する。【解決手段】電力蓄積装置１５を複数のセルでモジュール構成し、モジュール全体の電圧を検出する電圧検出手段２０を設けると共に、ｎ個のセルＳｅ１〜Ｓｅｎのうちどれかが過充電になると異常を検出し、セル過電圧信号を出力するセル電圧検出回路Ｖ１〜Ｖｎを設ける。そして、セル電圧検出回路Ｖ１〜ＶｎによりセルＳｅ１〜Ｓｅｎのそれぞれの過電圧値Ｖｃｏを常時監視すると共に、電圧検出手段２０によりモジュール全体の過電圧値Ｖｍｏ（＝ｎ×Ｖｃｏ）を常時監視する。【選択図】図２
2012218853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動し、エレベータを運転するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流母線間に設けられて、前記エレベータの回生運転時に前記直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を前記直流母線に供給する電力蓄積装置と、を具備するエレベータ制御装置において、
前記電力蓄積装置は、
複数のセルで構成されると共に、前記電力蓄積装置の複数セルを纏めた電圧を検出する電圧検出手段と、前記セルのそれぞれのセル電圧を検出するセル電圧検出手段と、を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
前記セル電圧検出手段は、前記電力蓄積装置を構成するセルのうち少なくとも１つが過充電になると異常を検出し、セル過電圧信号を出力する装置で構成されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
【請求項３】
前記セルの過電圧またはセル間バラつきの検出は、前記エレベータの動きに関わらず常時実施することを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】
前記セルの過電圧またはセル間バラつきの検出は、定期的にまたはエレベータ動作休止中に実施することを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】
前記直流母線に対する前記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御装置を備え、前記セルの過電圧またはセル間バラつきを検出した場合、前記充放電制御装置により前記電力蓄積装置の使用する容量を制限して前記エレベータの電力を充放電することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のエレベータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２次電池を応用した省エネルギー形のエレベータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２次電池を応用した省エネルギー形のエレベータ制御装置として、エレベータ運行状況もしくは電力蓄積装置の利用状況を把握して前記電力蓄積装置への充放電電流を可変とすることにより、低容量、安価な電力蓄積装置を用いたエレベータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４８０５７号公報（要約の欄、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に開示されたエレベータ制御装置は、エレベータの回生運転時にコンバータとインバータとの間の直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線に供給する電力蓄積装置と、直流母線に対する電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御手段と、電力蓄積装置の電流・電圧の少なくとも１つを計測する計測手段とを備えたもので、前記充放電制御手段は、計測手段からの出力に応じて充放電電流指令値を制限値以内に抑える電流値制限回路を備えており、この電流値制限回路は、充放電積算量の演算結果に基づいてエレベータの運転状態が力行勝手運転状態か回生勝手運転状態かを判定し、その判定結果に応じた充放電電流制限値を設定するものである。
【０００５】
前記特許文献１に開示されたエレベータ制御装置によれば、エレベータの運転状態もしくは電力蓄積装置の利用状況を把握することで、充放電電流を可変とすることにより、容量の小さな安価な電力蓄積装置を用いても、省エネルギー効果を低減することなく、かつ電池寿命の長い電力蓄積装置を用いた省エネルギー効果の高いエレベータ制御装置を提供することができる。
【０００６】
ところで、電力蓄積装置にもいろいろなデバイスがあるが、エレベータのシステムの規模に応じて、複数の電力蓄積装置を使用して構成することにより、より大きな回生電力を蓄電することが可能となる。電力蓄積装置が複数のセルから構成される場合、それぞれのセルの過電圧またはセル間のバラつきを検出する必要があるが、前記特許文献１に開示されたエレベータ制御装置においては、セルの過電圧やセル間のバラつきを検出することについて開示されていない。
【０００７】
例えば、電気二重層コンデンサのように、過電圧となることが危険な電力蓄積装置の場合、エレベータのような建物内に設置するシステムへ採用することは安全性から困難であった。しかし、電力蓄積装置を構成するセルの過電圧を確実に検出できるシステムとすることにより、エレベータシステムへの適用が可能となり、また、エレベータシステムとして、電力蓄積装置を最大限に活かした構成が可能になる。
【０００８】
この発明は、前記実情に鑑みてなされたものであって、電力蓄積装置を複数のセルから構成し、そのセルの過電圧を簡易に、確実に検出できるエレベータ制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るエレベータ制御装置は、交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動し、エレベータを運転するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間の直流母線間に設けられて、前記エレベータの回生運転時に前記直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を前記直流母線に供給する電力蓄積装置とを具備するエレベータ制御装置において、前記電力蓄積装置は、複数のセルで構成されると共に、前記電力蓄積装置の複数セルを纏めた電圧を検出する電圧検出手段と、前記セルのそれぞれのセル電圧を検出するセル電圧検出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るエレベータ制御装置によれば、電力蓄積装置を構成する複数のセルのうち、１つでも過充電状態であることを検出することが可能であるため、電力蓄積装置のセルが過充電状態となる前に電力蓄積装置の状態を把握し、措置することが可能となる。また、セル間のバラつきを検出することが可能であり、電力蓄積装置の充電状態にアンバランスが発生したまま使い続けることなく、過充電検出後も定格容量を制限することで安全な範囲で使用する措置をとることが可能となる。従って、エレベータシステムとして、電力蓄積装置を最大限に活かした構成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を示すシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置に用いられる電力蓄積装置を示す図である。
【図３】図２に示す電力蓄積装置の異常状態を検出するフロー図である。
【図４】図２に示す電力蓄積装置の異常状態の解消を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、この発明に係るエレベータ制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態により発明が限定されるものではなく、諸種の設計的変更を含むものである。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を示すシステム構成図である。図１において、符号１は三相交流等の一般的な商用電源である。また、符号２は三相交流電動機等の電動機を示し、この電動機２により巻上機３を回転駆動することにより、ロープ４の両端に接続されたエレベータのかご５および釣り合い錘６を昇降させ、かご内の乗客を所定の階に運ぶ。
【００１４】
商用電源１から供給された交流電力は、開閉器７、ダイオード等で構成されたコンバータ８を介して整流されて直流電力に変換され、変換された直流電力はコンデンサ９に蓄積されると共に、直流母線１０に供給される。その直流電力は、トランジスタやＩＧＢＴ等で構成されたインバータ１１を介して可変電圧可変周波数の交流電力に変換される。
【００１５】
エレベータ制御盤１２は、マイクロコンピュータ等で構成され、エレベータ全体の管理・制御を行うもので、このエレベータ制御盤１２は、エレベータの起動・停止指令とともに、エレベータの位置・速度指令を作成する。また、エレベータ制御盤１２は、電流検出装置１３からの電流帰還と、巻上機３に搭載したエンコーダなどからなる速度検出装置１４からの速度帰還の情報をもとに、作成したエレベータの位置・速度指令に基づいて、電動機２を回転駆動して、エレベータの位置・速度制御を実現する。
【００１６】
エレベータの釣合い錘６は、かご５に適度の負荷（通常は定格負荷の半分）が乗車しているときに釣り合う重さに設定されている。そこで、一般に、無負荷でかご５を昇降させる場合において、かご５が下降する時は電力を消費しながら運転する力行運転、上昇する時は速度エネルギーを電力に戻す回生運転となる。また、逆に、定格負荷で下降する時は回生運転、上昇する時は力行運転となる。
【００１７】
実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、２次電池として複数のセルでモジュール構成された電力蓄積装置１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で構成される充放電装置１６と、充放電装置１６の充放電電力を制御する充放電制御装置１７とを備えており、前記回生運転時の回生電力は、開閉器１８、充放電装置１６を介して電力蓄積装置１５に蓄積される。なお、充放電制御装置１７は、エレベータ制御盤１２の指令に応じて充放電電流指令値を制限値以内に抑える電流値制限装置１９を備えており、充放電装置１６の充放電電力を制御するように構成されている。
【００１８】
以上のように、実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、エレベータの回生運転時にコンバータ８とインバータ１１との間の直流母線１０からの直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線１０に供給する電力蓄積装置１５と、直流母線１０に対する電力蓄積装置１５の充放電を制御する充放電制御装置１７を備え、充放電制御装置１７は、エレベータ制御盤１２の指令に応じて充放電電流指令値を制限値以内に抑える電流値制限装置１９を備えている。また、電力蓄積装置１５は、エレベータシステムで発生する回生運転時の回生電力を十分に受け入れることによって、より回生電力を再利用し、省エネルギー化するために、複数のセルでモジュール構成にされている。
【００１９】
ところで、電力蓄積装置１５を複数のセルでモジュール構成する場合、安全回路設計に注意する必要がある。電力蓄積装置１５全体での電圧測定では、構成する複数のセルにバラつきが発生し、セルのどれかが過電圧状態となっていても検出することができない。電力蓄積装置１５の種類によるが、特に電気二重層キャパシタにおいて、過充電に至ることは、キャパシタの破壊や漏液、発煙等を伴う危険性がある。
【００２０】
そこで、電力蓄積装置１５には、キャパシタモジュール全体の電圧を検出する電圧検出手段が備えられており、キャパシタモジュールには、構成するセル（構成するセル数を以下ｎ個とする。）のうち少なくとも１つが過充電であることを検出するセル電圧検出手段が備えられている。
【００２１】
図２は、電力蓄積装置１５を示す図で、キャパシタモジュール全体の電圧を検出する電圧検出手段２０が設けられると共に、ｎ個のセルＳｅ１〜Ｓｅｎのうちどれかが過充電になると異常を検出し、セル過電圧信号を出力するセル電圧検出手段としてのセル電圧検出回路Ｖ１〜Ｖｎが設けられている。そして、セル電圧検出回路Ｖ１〜ＶｎによりセルＳｅ１〜Ｓｅｎのそれぞれの過電圧値Ｖｃｏを常時監視すると共に、電圧検出手段２０によりモジュール全体の過電圧値Ｖｍｏ（＝ｎ×Ｖｃｏ）を常時監視している。
【００２２】
電力蓄積装置１５の種類やシステム構成によるが、セルＳｅ１〜Ｓｅｎの過電圧信号検出を目的に実施する場合は、常時モジュールの電圧値Ｖｍと前記セル過電圧信号出力を監視する。セルＳｅ１〜Ｓｅｎのばらつきを検出するには、常時監視を行うか、またはエレベータ運転の停止状態、つまりは電力蓄積装置１５に対し充放電を行っていない状態であることを検出し、図３のフロー図に示すように、バラつきに関するテストモードを設け、電力蓄積装置１５に対し一定電流での充電を行う。モジュールの電圧値Ｖｍがモジュールの過電圧値Ｖｍｏに達する前に前記セル過電圧信号を検出した場合、モジュール内のあるセル電圧が高くなっている、つまりセル間の電圧バラつきが発生していることが容易に検出可能である。また、セル過電圧信号を検出した瞬間のモジュール電圧が過電圧値Ｖｍｏより低い場合、モジュール内のあるセルＳｅ１〜Ｓｅｎが過充電となっていることがわかる。定期的に前記テストモードにて、電力蓄積装置１５のモジュール内セルのバラつきが発生していないかチェックすることにより、電力蓄積装置１５の健全性を確認することが可能である。
【００２３】
セルＳｅ１〜Ｓｅｎの過充電を検出した場合には充電を停止し、図４（ａ）に示すように、セルＳｅ１〜Ｓｅｎ間に抵抗等によるバランス回路Ｂ１〜Ｂｎ−１を接続してバランスさせる。図４（ｂ）はバランス回路Ｂｎの詳細図で、抵抗ＲとトランジスタＴｒの直列体により構成され、トランジスタＴｒの制御により抵抗Ｒへの電流が制御され、セルＳｅ１〜Ｓｅｎ間の電圧がバランス状態となる。
【００２４】
例えば、図４（ａ）において、一番左側のセルＳｅ１の電圧が高い場合は、バランス回路Ｂ１により、セルＳｅ１の電荷を放電しバランスさせるように動作する。しかし、この動作には、電荷を放電させるための動作が必要であり、その為の時間を必要とする。エレベータシステムにおいて、使用頻度の高い状態においてセルＳｅ１〜Ｓｅｎのバラつきをなくすまでの時間、バラつき発生のために充放電を停止させることは省エネルギー効果が下がることになるため、システム構成される電力蓄積装置１５の容量に対し、制限した範囲に限定して使用する。次に、この制限方法について説明する。
【００２５】
例えば、電力蓄積装置１５を電気二重層キャパシタで構成した場合は、電圧と容量がほぼ比例関係であるので、電力蓄積装置１５の使用定格総電圧Ｖｍｔまで充電可能として通常時は使用する。例えば、テストモードにてバラつきのチェックを行った際に、前記セル過電圧信号において、信号が出力された時のモジュールの電圧Ｖｍａ（Ｖｍａ＜Ｖｍｔ）において、チェック後からバラつきをなくす動作を行うまでは、エレベータシステムでは、電力蓄積装置１５への充放電範囲をモジュール電圧Ｖｍａまでとして制御を行う。
【００２６】
充電はモジュール電圧Ｖｍａまでで停止するように制御を行うことにより、バラつきが発生した状態でも電力蓄積装置１５に対する充放電制御を停止させず、安全に使用できる範囲で使用するため、通常時よりは劣るものの省エネルギー効果が失うことはない。
【００２７】
電力蓄積装置１５は、経年劣化による容量バラつきがある。例えば、電気二重層キャパシタは、経年劣化により内部抵抗値が高くなるが、セルＳｅ１〜Ｓｅｎによりその抵抗値の上昇はバラつきが存在する。また、内部抵抗値の上昇によりキャパシタの電圧も上昇する。その為、前記のバラつきチェックと同様の回路を用い、定期的に定電流充電を行うテストモードを実施し、使用定格総電圧Ｖｍｔまで充電を行う。使用定格総電圧Ｖｍｔに達する前にセル過電圧信号を検出した場合、セルＳｅ１〜Ｓｅｎ間の容量バラつきが発生しているため、前記と同様に電力蓄積装置１５の定格容量を制限する。
【００２８】
電力蓄積装置１５の定格容量制限の方法について、信号が出力された時のモジュールの電圧Ｖｍａで容量制限すると、バラつきのリセット動作までは、モジュール電圧がＶｍａとなるとで再びバラつき信号が出力される。その為、例えば、Ｖｍａ×ａ（０＜ａ＜１）に達したら充放電停止するように制御する。
【００２９】
以上説明したように、実施の形態１に係るエレベータ制御装置によれば、複数のセルＳｅ１〜Ｓｅｎから構成される電力蓄積装置１５において、複数のセルＳｅ１〜Ｓｅｎのうちどれかが過充電になると異常を検出し、セル過電圧信号を出力する回路と電力蓄積装置１５の総電圧を比較することで、セルＳｅ１〜Ｓｅｎの過充電やセルＳｅ１〜Ｓｅｎ間のばらつきを検出可能なシステムを構成することができる。従って、エレベータシステムとして、電力蓄積装置を最大限に活かした構成が可能になる。
【００３０】
また、複数のセルＳｅ１〜Ｓｅｎのうち、１つでも過充電になると異常を検出し、セルの過電圧信号を出力するセル電圧検出回路Ｖ１〜Ｖｎを備えているため、この回路Ｖ１〜Ｖｎの出力する信号を見ることにより、電力蓄積装置１５の過電圧異常状態が発生した場合に確実に検出することができる。複数で構成されるセルＳｅ１〜Ｓｅｎの一つでも過電圧状態であった場合に、セル電圧検出回路Ｖ１〜Ｖｎより信号が出力されるため、この信号を見ることにより構成されるすべてのセルＳｅ１〜Ｓｅｎが過電圧状態となっていないことがわかり、システムが安全状態に保つことが可能である。
【００３１】
また、セルＳｅ１〜Ｓｅｎの過電圧またはセル間バラつきの検出を常時行うことにより、電力蓄積装置１５の安全をいち早く確保することが可能である。また、システムに組み込まれた電力蓄積装置１５は、エレベータの動きに同期させて充放電をするが、電力蓄積装置１５の内部抵抗等の特性によっては、充放電中は電圧の変動が発生する。そのため、エレベータの動作が休止している間にセル過電圧信号を確認することにより、エレベータ状態による変動の少ない状態から、セルＳｅ１〜Ｓｅｎの過電圧またはセル間バラつきが発生しているかを判断することが可能である。
【００３２】
また、セルＳｅ１〜Ｓｅｎの過電圧信号を出力するセル電圧検出回路Ｖ１〜Ｖｎからの信号を検出した場合、電力蓄積装置１５の使用する容量範囲を制限することにより、電力蓄積装置１５を安全に使用し続け、エレベータシステムとして可能な範囲で電力蓄積装置１５を利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  商用電源                            ２  電動機
３  巻上機                              ４  ロープ
５  かご                                ６  釣り合い錘
７、１８  開閉器                        ８  コンバータ
９  コンデンサ                          １０  直流母線
１１  インバータ                        １２  エレベータ制御盤
１３  電流検出装置                      １４  速度検出装置
１５  電力蓄積装置                      １６  充放電装置
１７  充放電制御装置                    １９  電流値制限装置
２０  電圧検出手段                      Ｓｅ１〜Ｓｅｎ  セル
Ｖ１〜Ｖｎ  セル電圧検出回路            Ｂ１〜Ｂｎー１  バランス回路
【図１】
2012218853.tif 000003
【図２】
2012218853.tif 000004
【図３】
2012218853.tif 000005
【図４】
2012218853.tif 000006