(57)【要約】エレベータシステムは、かごと、かごを昇降させる巻上モータと、かごの移動を制限するブレーキと、走行の目的階を選択する入力装置と、制御装置と、を備える。制御装置は、入力装置から命令を受け取り、巻上モータおよびブレーキの作動を制御する。制御装置は、走行について一組の組み合わされたエネルギー損を低減するように、かごの負荷、走行方向、および走行距離に従って変化する、走行についての速度プロフィールを制御装置が選択する、損失低減モードを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
かごと、
かごを昇降させる巻上モータと、
かごの移動を制限するブレーキと、
走行の目的階を選択する入力装置と、
入力装置から命令を受け取り、巻上モータおよびブレーキの作動を制御する制御装置と、
を備えるエレベータシステムであって、
制御装置は、走行について一組の組み合わされたエネルギー損を低減するように、かごの負荷、走行方向、および走行距離に従って変化する、走行についての速度プロフィールを制御装置が選択する、損失低減モードを有する、
ことを特徴とするエレベータシステム。
【請求項２】
一組の組み合わされたエネルギー損は、モータ損、ブレーキ損、および駆動装置損を含むことを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
【請求項３】
一組の組み合わされたエネルギー損は、損失低減モードにおいて一組の制約内で実質的に最小化されることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
【請求項４】
一組の制約は、速度、加速度、ジャーク、および走行時間に対する制限を含むことを特徴とする請求項３記載のエレベータシステム。
【請求項５】
駆動モードで作動する場合に巻上モータを駆動し、回生モードで作動する場合に回生電力を電源に供給する回生エレベータ駆動装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
【請求項６】
制御装置は、走行についての通常の速度プロフィールが、損失低減モードで選択される速度プロフィールの一組の組み合わされたエネルギー損より大きな一組の組み合わされたエネルギー損を有する、通常モードをさらに有することを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
【請求項７】
損失低減モードにおいて選択される速度プロフィールの一部は、走行について通常モードにおいて選択される通常の速度プロフィールの対応する部分より、走行の最初または最後において大きなジャークの値を有することを特徴とする請求項６記載のエレベータシステム。
【請求項８】
損失低減モードにおいて選択される速度プロフィールの一部は、走行について通常モードにおいて選択される通常の速度プロフィールの対応する部分より大きな減速の大きさを有することを特徴とする請求項６記載のエレベータシステム。
【請求項９】
かごと、
かごを昇降させる巻上モータと、
かごの移動を制限するブレーキと、
走行の目的階を選択する入力装置と、
入力装置から命令を受け取り、巻上モータおよびブレーキの作動を制御する制御装置と、
を備えるエレベータシステムであって、
制御装置は、走行について第１の速度プロフィールを選択する通常モードと、走行について第２の速度プロフィールを選択する損失低減モードとを有し、第２の速度プロフィールは、走行について第１の速度プロフィールのエネルギーより小さなエネルギーを使用し、第２の速度プロフィールは、第１の速度プロフィールより大きな最大ジャークの大きさを有する、
ことを特徴とするエレベータシステム。
【請求項１０】
第２の速度プロフィールは、走行についてモータ損、ブレーキ損、および駆動装置損を含む一組の組み合わされたエネルギー損を低減するように、かごの負荷、走行方法、および走行距離に従って変化することを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
【請求項１１】
一組の組み合わされたエネルギー損は、損失低減モードにおいて予め決められた一組の制約内で実質的に最小化されることを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
【請求項１２】
駆動モードで作動する場合に巻上モータを駆動し、回生モードで作動する場合に回生電力を電源に供給する回生エレベータ駆動装置をさらに備えることを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
【請求項１３】
第１の速度プロフィールの最初のジャークおよび最後のジャークはそれぞれ、第２の速度プロフィールの最初のジャークおよび最後のジャークより大きな大きさを有することを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
【請求項１４】
エレベータかごにおいて走行の命令を受け取り、
この走行について一組の組み合わされたエネルギー損を低減するように走行方向、走行距離、およびかご負荷の関数として速度プロフィールを選択し、
選択された速度プロフィールに従ってエレベータかごの動きを制御する、
ことを含むことを特徴とする、エレベータを作動させる方法。
【請求項１５】
一組の組み合わされたエネルギー損は、モータ損、ブレーキ損、および駆動装置損を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
速度プロフィールを選択する前に走行方向、走行距離、およびかご負荷に基づいて複数の可能な速度プロフィールについて一組の組み合わされたエネルギー損を決定することをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
一組の組み合わされたエネルギー損を決定することは、
走行の全体にわたって永久磁石モータがエレベータかごを移動させる銅エネルギー損および鉄エネルギー損を決定し、
走行の全体にわたってブレーキを作動させるエネルギー損を決定し、
走行の全体にわたってエレベータ駆動装置を作動させるスイッチングエネルギー損を決定し、
永久磁石モータ、ブレーキ、およびエレベータ駆動装置についての損失を含む一組の組み合わされたエネルギー損を計算する、
ことを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
選択された速度プロフィールについての一組の組み合わされたエネルギー損は、通常の速度プロフィールについての一組の組み合わされたエネルギー損より小さいことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
組み合わされたエネルギー損は、速度、加速度、ジャーク、および時間に対する制限を含む予め決められた一組の制約内で最小化されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
速度プロフィールを選択する前に通常モードまたは損失低減モードでエレベータかごを移動させるべきかを決定することをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータに関し、特にエレベータ走行時のエネルギー損に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のエレベータシステムは、ロープによってつり合いおもりに取り付けられたエレベータかごを備える。巻上モータおよびブレーキが協同して作動し、昇降路内でエレベータかごおよびつり合いおもりを昇降させる。エレベータ駆動装置および制御装置が、エレベータシステムにエネルギーを供給し、エレベータシステムの作動を制御する。当然、巻上モータ、ブレーキ、およびエレベータシステムの残りの部分を作動させるのにエネルギーが必要である。有用な仕事をするために使用されるエネルギーもあれば、作動時に大部分が熱として単に失われるために使用されるエネルギーもある。回生エレベータシステムでは、巻上モータは、使用されたエネルギーのうちの一部を回収する回生モードで周期的に作動可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
いくつかのシステムでは、作動時に使用されるエネルギー量を低減することが試みられている。例えば、冗長な走行を回避して、システム全体によって使用されるエネルギーを低減する知的な方法で異なる階床に異なるエレベータかごを配送するエレベータ制御装置がある。しかしながら、かごが知的な方法で配送されたときでさえ、依然としてエレベータ走行のそれぞれでエネルギー損が生じる。いくつかのエレベータシステムでは、エネルギー効率の良い運動パラメータを用いて作動させることが試みられているが、これらのシステムでは、特定の走行を実行する特定のシステムにおいてエネルギー損を低減するようには運動パラメータが調整されていない。その結果、望ましくなく、防止することのできないエネルギー損の発生が継続する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、エレベータシステムは、かごと、かごを昇降させる巻上モータと、かごの移動を制限するブレーキと、走行の目的階を選択する入力装置と、制御装置と、を備える。制御装置は、入力装置から命令を受け取り、巻上モータおよびブレーキの作動を制御する。制御装置は、走行について一組の組み合わされたエネルギー損を低減するように、かごの負荷、走行方向、および走行距離に従って変化する、走行についての速度プロフィールを制御装置が選択する、損失低減モードを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明のエレベータシステムのブロック図。
【図２Ａ】通常モードで作動する際の軽負荷での上方への走行についての速度プロフィールおよび電力損失曲線を示すグラフ。
【図２Ｂ】損失低減モードで作動する際の軽負荷での上方への走行についての速度プロフィールおよび電力損失曲線を示すグラフ。
【図３Ａ】通常モードで作動する際の重負荷での上方への走行についての速度プロフィールおよび電力損失曲線を示すグラフ。
【図３Ｂ】損失低減モードで作動する際の重負荷での上方への走行についての速度プロフィールおよび電力損失曲線を示すグラフ。
【図４Ａ】通常モードで作動する際の平衡負荷での上方への走行についての速度プロフィールおよび電力損失曲線を示すグラフ。
【図４Ｂ】損失低減モードで作動する際の平衡負荷での上方への走行についての速度プロフィールおよび電力損失曲線を示すグラフ。
【図５】速度プロフィールを選択するように、図１のエレベータシステムを作動させる方法を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、エレベータシステム１０のブロック図であり、エレベータシステム１０は、エレベータかご１２、つり合いおもり１４、ロープ１６、プーリ１８、２０、駆動シーブ２２、巻上モータ２４、エンコーダ２６、ブレーキ２８、ブレーキスイッチ３０、負荷重量測定装置３２、回生駆動装置３４（コンバータ３６と、インバータ３８と、コンデンサ４２を有するＤＣバス４０とを含む）、制御装置４４（エレベータ制御装置４６と、回生駆動装置制御装置４８とを含む）、およびユーザインターフェース５０を備える。
【０００７】
図１に示す図では、かご１２およびつり合いおもり１４は、２：１ローピング構成のロープ１６で吊り下げられている。ロープ１６は、固定具５２から下方へとプーリ１８まで、次いで、上方へ行き、シーブ２２の周りを越えて、下方へとプーリ２０まで、そして上方へと負荷重量測定装置３２および固定具５４まで延在する。１：１、４：１、８：１、その他などを含む他のローピング構成も使用可能である。
【０００８】
シーブ２２が一方向に回転すると、エレベータかご１２は上方へ駆動され、つり合いおもり１４は下方へ駆動される。シーブ２２が反対方向に回転すると、エレベータかご１２は下方へ駆動され、つり合いおもり１４は上方へ駆動される。つり合いおもり１４は、平均的な数の乗客（一般に最大負荷の５０％と推定される）を含むエレベータかご１２の重量にほぼ等しくなるように選択される。負荷重量測定装置３２は、エレベータかご１２とその乗客の合計重量の指示を提供するようにロープ１６に接続される。負荷重量測定装置３２は、デッドエンドヒッチなどや、ロープ１６上、エレベータかご１２の頂部上、エレベータかご１２のかごプラットホームの下、その他などのさまざまな異なる位置に配置可能である。負荷重量測定装置３２は、回生駆動装置３４に検出された負荷重量を提供する。
【０００９】
駆動シーブ２２は、エレベータかご１２の移動の速さおよび方向を制御する巻上モータ２４に接続されている。巻上モータ２４は、例えば永久磁石同期機であり、モータとして、あるいは発電機として作動可能である。モータとして作動している場合、巻上モータ２４は、回生駆動装置３４から三相ＡＣ出力電力を受け取って、駆動シーブ２２の回転を生じさせる。巻上モータ２４の回転方向は、ＡＣ電力の３つの相の相関係に依存する。回生駆動装置３４は、回生駆動装置３４に三相ＡＣ電力を供給する電力ユーティリティグリッドとすることができる主電源（ｍａｉｎ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ）ＭＰから電力を受け取る。コンバータ３６は、三相ＡＣ電力をＤＣバス４０上のＤＣ電圧に変換する。ＤＣバス４０は、ＤＣバス４０上の電力を平滑化するなどといった１つまたは複数の目的で電力を貯蔵する１つまたは複数のコンデンサ４２を備えることができる。ＤＣバス４０上のＤＣ電圧は次いで、巻上モータ２４を駆動するのに適した三相ＡＣ電力に変換し戻される。
【００１０】
巻上モータ２４が発電機として作動している場合、電力は反対の方向へ移動する。駆動シーブ２２は、巻上モータ２４を回転させ、巻上モータ２４から回生駆動装置３４のインバータ３８へと三相ＡＣ電力が供給されるようにする。インバータ３８は、三相ＡＣ電力をＤＣバス４０上のＤＣ電圧に変換する。コンバータ３６は次いで、ＤＣバス４０上のＤＣ電圧の一部または全てを、主電源ＭＰに戻すのに適した三相ＡＣ電力に変換する。例示した実施例では、回生駆動装置３４は、回生電力の大部分を主電源ＭＰに戻し、回生電力のほんの少しの部分をＤＣバス４０のコンデンサ４２に蓄積する。代替の実施例では、回生駆動装置３４は、主電源ＭＰに電力を戻す代わりに、または主電源ＭＰに電力を戻すのに加えて、エネルギー貯蔵システム（図示せず）などの補助電源に回生電力を戻すことができる。
【００１１】
制御装置４４は、回生駆動装置３４、エンコーダ２６、ブレーキ２８、ブレーキスイッチ３０、負荷重量測定装置３２、およびユーザインターフェース５０を含め、エレベータシステム１０内のさまざまな構成要素と通信する。制御装置４４のエレベータ制御装置４６は、ユーザインターフェース５０などの入力装置から入力を受け取る。ユーザインターフェース５０は、ホール呼び釦などのユーザ入力装置や、エレベータかご１２内の制御パネル上の他の入力装置を備えることができる。エレベータ制御装置４６は、エレベータかご１２が移動すべき方向およびエレベータかご１２が停止すべき階床を決定する。エレベータ制御装置４６は次いで、回生駆動装置制御装置４８に制御信号を供給する。回生駆動装置制御装置４８は次いで、いつ、どの方向へエレベータかご１２を駆動すべきかを制御し、また、エレベータかご１２を移動させるためにいつブレーキ２８を持ち上げるべきか、そしてエレベータかご１２の移動を制限するためにいつブレーキ２８を投下すべきかを制御する信号を回生駆動装置３４に供給する。
【００１２】
ブレーキ２８は、モータ２４および駆動シーブ２２の回転を防止する。ブレーキ２８は、電気作動式ブレーキであり、回生駆動装置３４によってブレーキ２８に電力が供給されると、モータシャフトとの接触が外れるように維持されまたは持ち上げられる。ブレーキ２８への電力が断たれると、回転を防止するように巻上モータ２４のシャフト（またはシャフトへの固定具）に係合されまたは投下される。ブレーキスイッチ３０は、ブレーキ２８の状態を監視し、回生駆動装置３４に入力を供給する。
【００１３】
エンコーダ２６は、巻上モータ２４のシャフトに取り付けられており、エンコーダ信号を回生駆動装置制御装置４８に供給する。エンコーダ信号によって、回生駆動装置３４は、一般に界磁配向と呼ばれる、ステータ電流とロータ磁石との適切な位相関係を実現できる。エンコーダ２６はまた、実際のエレベータ速度が指定された速度に追随するよう制御可能となるように、速度フィードバックを提供するエンコーダパルスを供給する。
【００１４】
巻上モータ２４を駆動するのに必要とされる電力は、エレベータかご１２の移動の加速および方向に、そしてエレベータかご１２の負荷に応じて変化する。例えば、エレベータかご１２が、加速されているか、エレベータかご１２とその負荷の合計重量がつり合いおもり１４の重量より大きな重量で上方へ走行しているか、あるいはエレベータかご１２とその負荷の重量がつり合いおもり１４の重量より小さな重量で下方へ走行している場合、巻上モータ２４を駆動し、次いで駆動シーブ２２を回転させるのに回生駆動装置３４からの電力が必要とされる。エレベータ１２が床合わせしているか、あるいは平衡負荷で定速で走行している場合、巻上モータ２４が回生駆動装置３４から必要とし得る電力は、より小さな量ですむ。エレベータかご１２が、減速されているか、エレベータかご１２とその負荷の重量がつり合いおもり１４より大きな重量で下方へ走行しているか、あるいはエレベータかご１２とその負荷の重量がつり合いおもり１４より小さな重量で上方へ走行している場合、エレベータかご１２は、シーブ２２および巻上モータ２４を駆動する。この場合、巻上モータ２４は、回生駆動装置３４に供給される三相ＡＣ電力を生成する発電機として作動する。
【００１５】
通常の一日にわたると、エレベータシステム１０によってなされる仕事の合計は、平均するとほぼゼロになる。この理由は、物体を持ち上げるのに使われるエネルギーが、これらの物体を降下させる際に回生されるので、駆動と回生とがその日の終わりにまでにおおむね相殺されるからである。例えば、通常のオフィスビルでは、朝、ビルの上の方へ持ち上げられる集団は、その日の終わりに下へと降ろされる。物体がビルの中へと移動している場合、正味の仕事は正になるであろうが、この仕事は、不可避であり、ユーザに直接の価値を提供する。従って、エレベータシステム１０によって消費されるのが好ましくないエネルギーの大部分は、エレベータシステム１０内でのエネルギー損に起因することになる。従って、エレベータシステム１０内でのエネルギー損を低減することは、エレベータシステム１０内で使用される全エネルギーを低減することに大きな影響を与える。
【００１６】
エレベータシステム１０内での主要なエネルギー損の領域は、巻上モータ２４およびブレーキ２８での機械損である。巻上モータ２４は、一般に「銅損」と呼ばれる巻線の抵抗熱による一組の損失を受ける。巻上モータ２４などの永久磁石機械では、電流は、トルクに正比例し、銅損は、巻上モータ２４によって発生するトルクの二乗に直接関係する。巻上モータ２４によって発生するトルクは、エレベータかご１２とつり合いおもり１４の間の負荷の不平衡に加速トルクを加えたものに比例する。銅損は、
銅損＝（Ｋ１＊（Ｌ−ＬB）＋Ｋ２＊加速度）2
のように近似することができる。
【００１７】
定数Ｋ１、Ｋ２は、システムパラメータおよび機械パラメータから計算される。Ｌ−ＬBは、エレベータかご１２内の実際の負荷Ｌと、エレベータかご１２をつり合いおもり１４と平衡させるであろう平衡負荷ＬBとの差である。結局、銅損は、速度に依存せず、低い値のトルクで低減される。加速度は、正または負の符号を有することができるので、この式は、エレベータ作動の加速段階および減速段階の両方同時にではなく、いずれかの一方の間に、ゼロ銅損となる加速度の値を見出すために代数的に解くことができる。ゼロ銅損は、加速度＝（Ｋ１＊（Ｌ−ＬB））／（−Ｋ２）のときに生じる。加速時の銅損が、考慮すべき唯一の損失であるならば、これは、最適な加速度となるであろう。しかしながら、加速度は、走行時間、速度、および他のパラメータに影響を及ぼすので、銅損のみを最適化するのは適切でない。
【００１８】
巻上モータ２４は、一般に「鉄損」と呼ばれる別の一組の損失を受ける。鉄損は、巻上モータ２４内に渦電流を生じさせる鉄心内の磁界の反転の結果として生じ、モータの速さの関数である。鉄損は、
鉄損＝Ｋ３＊速度K4
のように近似することができる。
【００１９】
定数Ｋ３、Ｋ４は、与えられた巻上モータ２４に特有の機械パラメータから計算される。例えば、コネティカット州ファーミントンのオーチス・エレベータ・カンパニーによって製造されたＰＭ１３８永久磁石モータでは、Ｋ４の値は約１．３である。結局、鉄損は、一般に加速度に依存せず、低い値の速度で低減される。
【００２０】
ブレーキ２８は、ブレーキ２８の持ち上げおよび投下によって生じる損失を受ける。ブレーキ２８が係合される（投下される）とき、一般にエネルギーは使用されない。ブレーキ２８が持ち上げられるとき、ブレーキ２８が再度投下される走行の最後まで、係合から外してブレーキ２８を保持するのに電力が使用される。多くのエレベータシステム１０では、ブレーキ電力損は、任意の与えられた時間に一定であり、
ブレーキ電力＝Ｋ５
のように近似される。
【００２１】
エレベータシステム１０の別の実施例では、ブレーキ２８は、２つの電力定数を有し、１つは、ブレーキ２８を持ち上げるのに必要とされる電力に基づき、もう１つは、走行の間にブレーキ２８を保持するのに必要とされる電力に基づく。両方の場合とも、ブレーキ損は、速度および加速度に依存せず、走行時間が短いほど低減される。
【００２２】
合計すると、全機械電力損は、
Ｐ合計＝（Ｋ１＊（Ｌ−ＬB）＋Ｋ２＊加速度）2＋Ｋ３＊速度K4＋Ｋ５
のように近似される。
【００２３】
与えられた走行についての実際のエネルギー損は、その走行についての電力損失曲線の時間積分である。その走行についての機械損の低減は、電力損失曲線下の面積を低減するように速度プロフィールを選択することによって達成可能である。これは、さまざまな走行について個々の速度プロフィールおよび電力損失曲線を見ることによってより良く理解することができる。
【００２４】
図２Ａ〜図４Ｂは、さまざまな負荷で６ｍの距離の上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。これらの走行は、次のような区域、すなわち、第１の一定のジャークＪ1、一定の加速Ａ、第２の一定のジャークＪ2、一定の速度Ｖ、第３の一定のジャークＪ3、一定の減速Ｄ、および第４の一定のジャークＪ4に分割される。
【００２５】
図２Ａは、通常モードで作動する際の軽負荷での上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。重負荷での下方への走行も同様に見えるであろう。負荷は、最大定格負荷の２０％である。通常モードにおいて、速度プロフィール区域についての実際の値は次のようになる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
この通常モードの走行は、約８，６６６ジュールの機械損を受け、約５．６秒を要する。最大の電力損は、一定の減速Ｄの際に生じる。この負荷は、平衡負荷より軽いので、この上方への走行は、実際には全体としてエネルギーを回生するであろう。それにもかかわらず、これらの機械損は低減可能であり、それによって、より多くのエネルギーを回生電力に変換させることができる。
【００２８】
図２Ｂは、損失低減モードで作動する際の軽負荷での上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。負荷はまた、最大定格負荷の２０％である。損失低減モードにおいて、速度プロフィール区域についての実際の値は次のようになる。
【００２９】
【表２】
2012533488.tif 000004
【００３０】
この損失低減モードの走行は、約７，０９７ジュールの機械損を受け、約７．２秒を要する。これは、約１，５６９ジュールの節減になり、６ｍの走行について約１．６秒長くかかる。
【００３１】
図３Ａは、通常モードで作動する際の重負荷での上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。軽負荷での下方への走行も同様に見えるであろう。負荷は、最大定格負荷の９０％である。通常モードにおいて、速度プロフィール区域についての実際の値は、軽負荷での通常のプロフィールについての値と同じである。
【００３２】
【表３】
2012533488.tif 000005
【００３３】
この通常モードの走行は、約１０，６３４ジュールの機械損を受け、約５．６秒を要する。最大の電力損は、一定の加速Ａの際に生じる。この負荷は、平衡負荷より重いので、この上方への走行は、これらの機械損が増加させるであろうエネルギーを使用するであろう。
【００３４】
図３Ｂは、損失低減モードで作動する際の重負荷での上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。負荷はまた、最大定格負荷の９０％である。損失低減モードにおいて、速度プロフィール区域についての実際の値は次のようになる。
【００３５】
【表４】
2012533488.tif 000006
【００３６】
この損失低減モードの走行は、約９，５７５ジュールの機械損を受け、約６．９秒を要する。これは、約１，０５９ジュールの節減になり、６ｍの走行について約１．３秒長くかかる。
【００３７】
図４Ａは、通常モードで作動する際の平衡負荷での上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。平衡負荷での下方への走行も同様に見えるであろう。負荷は、最大定格負荷の５０％である。通常モードにおいて、速度プロフィール区域についての実際の値は、軽負荷および重負荷での通常のプロフィールについての値と同じである。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
この通常モードの走行は、約７，２６３ジュールの機械損を受け、約５．６秒を要する。最大の電力損は、一定の加速Ａおよび一定の減速Ｄの際に生じる。しかしながら、Ｋ１＊（Ｌ−ＬB）＝０、となるので、速度プロフィールの全ての区域内で損失は比較的低い。これによって、速度プロフィール全体にわたって銅損が低減される。平衡負荷を有するので、この走行によって走行全体にわたり（回生を考慮すれば）正味の仕事はなされない。
【００４０】
図４Ｂは、損失低減モードで作動する際の平衡負荷での上方への走行についての速度プロフィール１００および電力損失曲線１０２を示すグラフである。負荷はまた、最大定格負荷の５０％である。損失低減モードにおいて、速度プロフィール区域についての実際の値は次のようになる。
【００４１】
【表６】
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【００４２】
この損失低減モードの走行は、約５，２３７ジュールの機械損を受け、約７．７秒を要する。これは、約２，０２６ジュールの節減になり、６ｍの走行について約２．１秒長くかかる。
【００４３】
通常モードの走行のそれぞれについての速度プロフィールは、負荷にかかわらず同じである。通常走行の目的は、乗客の快適さと安全を維持しながら比較的迅速な走行を提供することである。通常モードの走行は、速さを考慮することが省エネルギーより重要な場合に有用となり得る。
【００４４】
損失低減モードの走行についての速度プロフィールは、通常走行と異なるだけでなく、互い同士も異なる。銅損は負荷に応じて変化するので、損失低減についての最適速度プロフィールもまた、負荷に応じて変化する。例えば、軽負荷での上方への走行（図２Ａ、図２Ｂ）では、最大の電力損は、一定の減速Ｄの際に生じる。一定の加速Ａの際の電力損は、比較的小さい。その結果、加速Ａの大きさは、軽負荷での上方への走行での損失低減モードについての減速Ｄの大きさより大きい。しかしながら、重負荷での上方への走行（図３Ａ、図３Ｂ）は、一定の加速Ａの際に最大の電力損を有する。従って、重負荷での上方への走行での損失低減モードについての加速Ａの大きさ（図３Ｂ）は、軽負荷での上方への走行についての加速Ａの大きさ（図２Ｂ）より大きい。
【００４５】
別の実施例では、平衡負荷での上方への走行（図４Ａ、図４Ｂ）は、Ｋ１＊（Ｌ−ＬB）＝０、となるので、負荷の不平衡に起因する銅損がないという利益を有する。平衡負荷での上方への走行は依然として、加速度に関連する銅損（Ｋ２＊加速度）2）を有するが、重量の不平衡を保持するためだけの銅損は有しない。このため、平衡負荷での上方への走行についての損失低減モードは、軽負荷または重負荷での上方への走行に比較して走行を迅速に終了させる動機が小さい。その結果、平衡負荷での上方への走行についての損失低減モードは、その他のプロフィールに比較して最も低い一定の速度部分を有する速度プロフィールを有することで利益が得られる。銅損は、加速度が低減するとともに低減し、鉄損は、速度が低減するとともに低減する。ブレーキ損は、走行時間が増加するのに起因して増加していたが、銅損および鉄損の低減に関連する利益は、ブレーキコイル損の増加を補うよりも大きい。負荷、方向、および距離に依存して、異なる速度プロフィールによって、より低い機械損が得られることになる。このことは、損失低減を試みる際に全ての走行について単一の速度プロフィールを用いる従来の知恵が実際には全く賢明なものではないことを示している。
【００４６】
いくつかの速度プロフィールパラメータでは、その変化によるエネルギー消費の影響が負荷に応じて変化することがある。別のいくつかの速度プロフィールパラメータでは、その変化によるエネルギー消費の影響がより負荷に依存しなくなることがある。例えば、損失低減モードは、軽負荷、重負荷、および平衡負荷においてＪ1およびＪ4を増加させることで利益が得られる。この理由は、速度がゼロに近いときには、実際には移動が生じていない場合ですら、（不平衡負荷を保持する際の）銅損に起因しておよびブレーキ２８の作動に起因してエネルギーが失われるからである。巻上モータ２４をゆっくり回転させる電力出力は、ゼロに近いが、銅損は、その最大値に近くなり、エレベータ走行の最初と最後で巻上モータ２４の効率がほとんどゼロになる可能性がある。従って、いったんブレーキ２８が持ち上げられると、全体のエネルギー損は、比較的迅速に一定の加速に到達することで低減する。同様に、いったん減速が実質的に終了すると、エネルギー損は、比較的迅速に停止に到達しかつブレーキ２８を投下することで低減する。このように、エネルギー損は、ジャークの大きさを増加させることで低減可能である。このことは、ジャークの大きさの低減が常にエネルギー損を低減させるという従来の知恵もまた誤りであることを示している。従来技術のエネルギーの研究において行われていたように、一定のモータ効率を仮定することによって、従来は決まり切ったようにエレベータのエネルギー消費についての誤った結論に至っていた。
【００４７】
Ｊ1およびＪ4の増加がエネルギー消費に大きな影響を及ぼすのに対し、Ｊ2およびＪ3の部分の修正は、エネルギー消費にほんの小さな影響しか及ぼさない。この理由は、エレベータシステム１０が全速近くで作動しているときにＪ2およびＪ3が生じて、走行時間にほとんど影響を及ぼさないからである。
【００４８】
異なるシステムは、異なる速度プロフィールから利益を得ることができる。いくつかのシステムでは、減速の大きさを増加させることで、エレベータかご１２が比較的軽い負荷を有して下方に移動する際の走行について一組の組み合わされたエネルギー損が低減可能である。速度プロフィールパラメータは、特定のエレベータシステム１０について可能性のあるさまざまな損失に対する相互作用に依存して実質的に任意の方向に変化することができる。
【００４９】
機械損に加えて、回生駆動装置３４に関連する損失も存在する。駆動装置損は、ＤＣ電力およびＡＣ電力の間の変換のためのスイッチング損を含み、電流にほぼ比例する。駆動装置損は、
駆動装置損＝Ｋ６＊（Ｌ−ＬB）＋Ｋ７＊加速度
のように近似される。
【００５０】
銅損のＫ1およびＫ2とそっくりに、定数Ｋ6、Ｋ7は、システムパラメータおよび機械パラメータから計算される。また銅損と同様に、駆動装置損は、速度に依存せず、低い値の加速度で低減される。合計すると、全機械電力損および駆動装置損は、
Ｐ合計＝（Ｋ１＊（Ｌ−ＬB）＋Ｋ２＊加速度）2＋Ｋ３＊速度K4＋Ｋ５＋（Ｋ６＊（Ｌ−ＬB）＋Ｋ７＊加速度）
のように近似される。
【００５１】
損失低減モードで、機械損および駆動装置損、そして特定の回生エレベータシステムに存在する他の損失が考慮されるように、図２Ａ〜図４Ｂの速度プロフィールに類似する速度プロフィールが生成可能である。等式および速度プロフィールもまた、ダイナミックブレーキ抵抗器における付加的な損失を含む非回生駆動装置または誘導モータなどの代替の推進技術と共に使用するために修正可能である。
【００５２】
速度プロフィールは、損失低減モードに対する一組の制約も考慮しながら損失を低減するように損失低減モードにおいて最適化可能である。例えば、速度、加速度、およびジャークの最大値は、装置の摩耗の低減、ユーザの安全の向上、およびユーザの快適さの向上のために設定可能である。さらに、走行時間の最大値は、ユーザが許容できる範囲に走行時間を限定するように設定可能である。速度プロフィールは、これらと他の制約内でエネルギー損を低減するように選択可能である。
【００５３】
図５は、速度プロフィールを選択するように、エレベータシステム１０を作動させる方法を示す流れ図である。最初に、目的階を選択するユーザ入力などの入力が受け取られる（ステップ１１０）。いったん入力が選択されると、制御装置４４は、通常モードまたは損失低減モードで作動すべきかを決定する（ステップ１１２）。この決定は、時間帯、運行パターン、主電源ＭＰおよびもしあれば補助電源から利用可能な電力、または他の考慮すべき事項に基づいて行うことができる。損失低減モードが選択されると、走行方向、走行距離、およびかご負荷が決定される（ステップ１１４）。走行方向および走行距離は、ステップ１１０で受け取った入力と他に受け取った入力との組み合わせに基づいて決定可能である。かご負荷は、図１に関連して上述したような負荷重量測定装置３２によって決定可能である。
【００５４】
方向、距離、および負荷に基づいて、制御装置４４は次いで、その走行についてモータ損、ブレーキ損、および駆動装置損を含む一組の組み合わされたエネルギー損を低減するように速度プロフィールを選択する（ステップ１１６）。速度プロフィールの選択は、一組の制約内でエネルギー損を低減するさまざまな方法で実行可能である。例えば、制御装置４４は、来たるべき走行について方向、距離、および負荷を考慮して、エレベータシステム１０について最適化された速度プロフィールに対応する記憶された速度プロフィール値を有するルックアップテーブルを参照することができる。代替として、制約内で可能な全ての速度プロフィールを単に試験しまたは最適化ルーチンを動的に適用する、速度プロフィールの選択を行うことができる。
【００５５】
速度プロフィールが動的に選択されると、制御装置４４は、可能な速度プロフィールを最初に選択する（ステップ１１８）。制御装置４４は次いで、モータ損（ステップ１２０）、ブレーキ損（ステップ１２２）、および駆動装置損（ステップ１２４）、そして、可能な速度プロフィールについての任意の他の関連する損失を決定することができる。次に、制御装置４４は、可能な速度プロフィールについて全エネルギー損を見出すように組み合わされたエネルギー損を計算することができる（ステップ１２６）。ステップ１１８〜１２６は、制御装置４４が、最適化された速度プロフィールに集束するまで、または、制御装置４４が、全ての可能な速度プロフィールを試験するまで繰り返し可能である。いったん十分な数の可能な速度プロフィールが検討されると、エネルギー損が一組の制約内で実質的に最小化されている、実際の速度プロフィールが選択される（ステップ１２８）。「最適化」および「最小化」という用語は当然、制御装置４４が全ての可能なエネルギー損を完全に計算することを仮定していない。その代わり、最適化および最小化は、制約内で、制御装置４４によって計算されるような、最小の全エネルギー損を有する速度プロフィールを選択することを言う。
【００５６】
速度プロフィールが選択された後、制御装置４４は、選択された速度プロフィールに従ってエレベータかご１２の動きを制御する（ステップ１３０）。回生駆動装置３４、ブレーキ２８、巻上モータ２４、およびエレベータシステム１０の全ては、エネルギー損を低減するように選択されたジャーク、加速度、および速度で走行の最初から走行の目的階までエレベータかご１２を移動させるように作動される。
【００５７】
一方、通常モードがステップ１１２において選択されると、制御装置４４は次いで、通常の速度プロフィールを選択する（ステップ１３２）。通常の速度プロフィールは、当業技術内で知られた実質的に任意の方法に従って、走行時間を低減するようにおよび所望の乗り心地を提供するように選択可能である。制御装置４４は次いで、通常モードの速度プロフィールに従ってエレベータかご１２の動きを制御する（ステップ１３４）。いったんエレベータかご１２がその目的階に到着すると、方法は、部分的にまたは全体的に繰り返し可能である。
【００５８】
エネルギー損を低減するこの方法によって、エレベータシステム１０は、実質的により効率的に作動することができる。エレベータシステム１０は、回生システムなので、これらの損失の低減は、エレベータシステム１０によって使用される全エネルギーのかなりの部分になり得る。これは、運行量の少ない時間帯、主電源ＭＰからのエネルギー費用が高い時間帯、および主電源ＭＰによって供給されるエネルギーが少ないかまたは全くない時間帯などのさまざまな状況で特に有用になり得る。損失低減モードにおいて、速度プロフィールは、安全および快適さを確保しかつ遅延を制限する一組の制約内で最適化可能である。より大きな速さが望まれる場合、エレベータシステム１０は、通常モードで作動可能である。このようにエレベータシステム１０は、さまざまな状況に適合する柔軟性を有する。
【００５９】
本発明は、例示的な実施例を参照して説明したとはいえ、当業者は、本発明の範囲から逸脱せずにさまざまな変更が可能でありかつ均等物が本発明の構成要素に置換可能であること理解するであろう。また、本発明の本質的範囲から逸脱せずに特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正が可能である。従って、本発明は、開示された特定の実施例に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施例を含むであろうことが意図されている。例えば、図５に関連して記載された方法は、エレベータシステム１０の修正版と共に、または、本願で記載される損失低減モードでの作動によって利益を受ける実質的に任意のエレベータシステムと共に使用可能である。さらに、さまざまな運行を実施するさまざまなシステムについて最適化された速度プロフィールは、図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂに示された速度プロフィールとは異なったものに見えるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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