(57)【要約】  ビルの電力需要を低減する電力会社からの要請があったときに、エレベータシステムは電力会社から供給されている電力から自動的に切り離され（あるいは接続されたままであるが、電力会社から制限された電力を受ける）、第２の電力ストレージデバイスがエレベータシステムのパワーバスに接続される。第２の電力ストレージデバイスは、ビルの電力負荷を低減する要請が有効である期間の間、エレベータシステムに電力を供給する。要請が終了すると、エレベータシステムは、電力会社から供給される電力に自動的に再接続され、ハイブリッドモードで動作し得る可能性を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力会社からビルの電力需要を低減するように要請を受け、
電力会社の電力分配のための送電システムからエレベータシステムが受ける電力を低減し、
ビルの電力需要を低減する要請が継続している期間の間エレベータシステムに電力を供給するように、該エレベータシステムに第２の電源を接続し、
電力需要を低減する要請が終了したときに、送電システムからエレベータシステムが受ける電力を増大させる、
エレベータシステムの運転方法。
【請求項２】
上記第２の電源は、エネルギストレージシステムからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記エネルギストレージシステムの充電状態の関数としてエレベータシステムを運転すること、をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記エレベータシステムは回生式エレベータ駆動部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記回生式エレベータ駆動部により回生される電気エネルギによって上記エネルギストレージシステムを充電すること、をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
電力需要を低減する要請が終了した後、送電システムからの電力でもって上記エネルギストレージシステムを再充電すること、をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項７】
上記要請の受け取りに応答して、送電システムからの電力に依存せずにエレベータシステムをどれくらい長く運転できるかを、上記第２の電源の状態に基づいて推定すること、および、
送電システムからの電力に依存せずにエレベータシステムをどれくらい長く運転できるかの推定に基づいて、エレベータシステムを送電システムから切り離すか否かを決定すること、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ビルの電力需要を低減する上記要請が継続している期間中に、上記第２の電源から利用可能なエネルギが限界を下回った場合には、エレベータシステムの運転を止めること、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上記第２の電源から利用可能なエネルギが限界を下回って運転を止めた後に、エレベータシステムを送電システムに再接続すること、をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記第２の電源が発電機であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
送電システムにおけるビルの電力需要を低減する要請を電力会社から受けるエネルギ管理システムと、
第２の電源と、
上記エネルギ管理システムが受けた要請に応答して、第２の電源からの電力を単独であるいは送電システムからの低減した電力とともに使用して運転されるエレベータシステムと、
を備えてなるシステム。
【請求項１２】
電力会社から受けた上記要請に基づいてエネルギ管理システムによって制御される非エレベータ負荷をさらに備えた請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
上記エレベータシステムは、エネルギ管理システムが受けた上記要請に応答して、
送電システムから切り離され、
ビルの電力需要を低減する上記要請が継続している期間の間エレベータシステムに電力を供給するように、上記第２の電源に接続され、
上記要請が終了したときに送電システムに再接続される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記第２の電源はエネルギストレージシステムからなり、
上記エレベータシステムは、このエネルギストレージシステムの充電状態の関数として該エレベータシステムを運転するコントローラを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記エレベータシステムは、回生式エレベータ駆動部を含むことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
上記コントローラは、上記回生式エレベータ駆動部で回生した電気エネルギでもって上記エネルギストレージシステムが充電されるようにする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
上記コントローラは、上記要請が終了した後に、送電システムからの電力で上記エネルギストレージシステムが再充電されるようにする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
上記コントローラは、
上記要請の受け取りに応答して、送電システムからの電力に依存せずにエレベータシステムをどれくらい長く運転できるかを、上記第２の電源の状態に基づいて推定し、
送電システムからの電力に依存せずにエレベータシステムをどれくらい長く運転できるかの推定に基づいて、エレベータシステムを送電システムから切り離すか否かを決定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
上記コントローラは、
上記要請の期間中に、上記第２の電源から利用可能なエネルギが限界を下回った場合には、エレベータシステムの運転を止める、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
上記コントローラは、
上記第２の電源から利用可能なエネルギが限界を下回って運転を止めた後に、エレベータシステムを送電システムに再接続する、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータシステムの運転に関する。特に、本発明は、電力会社からの電気エネルギの需要が発電容量を越えている期間の間におけるエレベータシステムの運転に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力会社は、電力を発電し、この電力を送電網を介して顧客に分配する。電力は、住居、商用ビル、オフィスビル、工業用ビル、などの大小のサイズのビルに供給される。
【０００３】
顧客からの電気エネルギの需要は、たまに、送電網上の電力会社の発電容量を上回る。一つの例は、空調設備の運転によって高い電気エネルギ消費が生じる真夏の気温が比較的高い時間帯に、生じ得る。このような条件下では、送電網を介して電力を分配している電力会社は、いくつかの魅力的な選択肢を有する。電力会社は、電力消費を下げることを企図して、送電網上の電圧を低くすることができるが、これは、いくつかの問題を有する。第１に、電圧の低下は、送電網に接続された設備に損傷を与え得る。第２に、送電網に接続された新しい電気機器の多くや古いものでも一部の電気機器では、電圧が自動的に補償され、従って、実際の電力需要が減少しない。
【０００４】
他の選択肢は、送電網の一部区域を遮断することである。しかしながら、この行為は、遮断される送電網の当該区域における重要な電力機器も重要でない電力機器も、双方とも電力を遮断してしまう。この結果は、「ローリング・ブラックアウト」と呼ばれる。
【０００５】
より望ましい解決法は、送電網の電力の顧客に大きな混乱を与えることなく、機器を送電網から選択的に取り除くことである。この選択的な除去（つまり負荷制限）は、電力需要の高い期間の間、重要でない負荷をオフとするように顧客に要請する、公共的な告知によって行われ得る。この方法は、顧客が受け取るメッセージ、および、顧客がその要請に応じること、に依存している。
【０００６】
電力会社にとっては、特定の重要でない負荷を遠隔的に切断できる機能を有することが望ましい。このような特徴は、いくつかの暖房換気空調システム（ＨＶＡＣシステム）では利用可能となっている。電力会社は、ＨＶＡＣ負荷つまり特定のビル内部負荷を低減あるいは取り除くために、選択された顧客のビルの温度設定を選択的かつ遠隔的に変更できる。これらの顧客は、通常、電力料率の低減による見返りや、あるいは何らかの他のインセンティブを電力会社から受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エレベータは、ビルの電力需要のかなりの部分を占め得る。ＨＶＡＣシステムとは異なり、通常のエレベータシステムは、ビルの運用に悪影響を与えることなしに公共送電網から単純に切断することはできない。もし電力会社が警告なしにエレベータシステムをオフとしたら、エレベータのかごがフロアの間に止まってしまい、乗客は電力が回復するまでの間、そのかご内に閉じこめられてしまう。ビルの運用に影響を与えることなく電力会社がエレベータの負荷を取り除くことができるという機能は、利用可能となっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
エレベータシステムは第２の電力ストレージデバイスを備えており、公共送電網電力と、公共送電網電力および第２の電力（送電網独立電力）の組み合わせと、第２の電力単体と、の間で、電力会社からの要請により自動的に切換可能である。ビルの電力需要を低減するよう要請を受けたときに、電力会社から電力を供給する送電システムからエレベータシステムへの電力が減少し、第２の電力ストレージデバイスがエレベータシステムに接続される。ビルの電力需要を低減する要請が有効である時間の間は、エレベータシステムは、第２の電力ストレージデバイスからの電力を単独であるいは低減した送電網からの電力と組み合わせて使用して運転される。電気負荷を低減する要請が終了したときには、エレベータシステムは、電力会社から増大した電力を受ける。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電力会社から電力を受け、かつ電力会社からの要請により送電網から独立した電気エネルギ源に切り換えることができるエレベータシステムを備えたビルのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図は、電力会社１２と、送電システムつまり送電網１４と、ビル１６と、を含む電力供給システム１０のブロック図であって、ビル１６は、送電網１４から電気エネルギを受ける電力会社１２の多数の顧客の一つを表している。ビル１６は、エネルギ管理システム１８と、非エレベータ電気負荷２０と、エレベータシステム２２と、を含んでおり、エレベータシステム２２は、コンバータ２４と、ＤＣパワーバス２６と、インバータ２８と、巻き上げモータ３０と、エレベータかご３２と、カウンタウェイト３４と、ローピング３６と、コントローラ３８と、送電網独立電源４０と、を含む。
【００１１】
ビル１６は、その主電力を送電網１４から受ける。非エレベータ電気負荷２０としては、ビル１６内の種々の電気的システムや電気駆動システムを含む。この負荷２０は、例えば、ＨＶＡＣシステム、照明システム、コンピュータなどの電気設備、オフィス設備やビジネス設備、工場設備、ビル１６の用途に応じたその他の電気的負荷、を含み得る。例えば、製造業の工場では、負荷２０は、一般的に、製造プロセスで用いられるモータや他の電気駆動設備を含むであろう。
【００１２】
パワーコンバータ２４およびパワーインバータ２８は、回生式エレベータ駆動部を形成するようにパワーバス２６によって接続されている。通常運転条件下では、送電網１４がパワーコンバータ２４へ電力を供給する。パワーコンバータ２４は３相パワーインバータであり、送電網１４からの３相ＡＣ（交流）電力をＤＣ（直流）電力へ変換する。一実施例では、パワーコンバータ２４は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ゲートパルスを受けるようにコントローラ３８に接続された複数のパワー回路からなる。コントローラ３８は、送電網１４からの３相ＡＣ電力をＤＣ出力電力に変換するようにパワー回路を制御する。このＤＣ出力電力は、パワーコンバータ２４によってパワーバス２６上に供給される。ここで、上記送電網１４が３相ＡＣ電力を供給するものとして説明したが、いくつかの例では、送電網１４から得られる電力が単相ＡＣ電力あるいはＤＣ電力であり得る、ということに留意する必要がある。
【００１３】
パワーコンバータ２４のパワー回路は、また、パワーバス２６上のＤＣ電力を逆変換して送電網１４に供給することができる。一実施例においては、コントローラ３８は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いてゲートパルスを生成し、パワーコンバータ２４のトランジスタを周期的に切り換えて３相ＡＣ電力信号を送電網１４に供給する。この回生式の構成は、送電網１４上のビル１６の電力需要を低減する。
【００１４】
パワーインバータ２８は、パワーバス２６からのＤＣ電力を３相ＡＣ電力に逆変換するように機能し得る３相パワーインバータである。パワーインバータ２８は、複数のパワー回路からなる。コントローラのブロック３８は、パワーバス２６上のＤＣ電力を３相ＡＣ出力電力に逆変換するようにパワー回路を制御する。パワーインバータ２８の出力におけるこの３相ＡＣ電力は、巻き上げモータ３０に供給される。一実施例においては、コントローラ３８は、パルス幅変調を用いてゲートパルスを生成し、パワーインバータ２８のトランジスタを周期的に切り換えて３相ＡＣ電力を巻き上げモータ３０に供給する。コントローラ３８は、パワーインバータ２８へのゲートパルスの位相、周波数、大きさ、を調整することによって、エレベータかご３２の移動の方向および速度を変化させることができる。
【００１５】
さらに、パワーインバータ２８のパワー回路は、エレベータかご３２およびカウンタウェイト３４の動きが巻き上げモータ３０を駆動したときに回生される電力を整流するように機能する。例えば、巻き上げモータ３０が電力を生成すると、コントローラ３８は、パワーインバータ２８内のトランジスタを制御して、回生電力をＡＣからＤＣへ変換し、ＤＣパワーバス２６に供給できるようにする。
【００１６】
巻き上げモータ３０は、エレベータかご３２およびカウンタウェイト３４の間の移動の速度および方向を制御している。巻き上げモータ３０を駆動するのに必要な電力は、エレベータかご３２の加速度、方向、ならびにエレベータかご３２内の荷重によって変化する。例えば、エレベータかご３２の加速中、あるいは、カウンタウェイト３４の重さよりも荷重が大きな状態（つまり重荷重）で上昇している場合、あるいは、カウンタウェイト３４の重さよりも荷重が小さな状態（つまり軽荷重）で下降している場合は、巻き上げモータ３０を駆動するために電力が必要である。エレベータかご３２が釣り合った荷重の状態でもって、静止しているとき、あるいは一定速度で走行中は、より少ない電力が使用され得る。エレベータかご３２の減速中、あるいは重荷重で下降している場合、あるいは軽荷重で上昇している場合は、エレベータかご３２およびカウンタウェイト３４が巻き上げモータ３０を駆動する。このような場合、巻き上げモータ３０は３相ＡＣ電力を回生し、この３相ＡＣ電力は、コントローラ３８の制御の下でパワーインバータ２８によってＤＣ電力に変換される。変換されたＤＣ電力は、送電網１４に戻される場合もあり、送電網独立電源４０に供給して蓄える場合もあり、あるいは、パワーバス２６に接続されたダイナミックブレーキ抵抗（図示せず）において消散される。
【００１７】
なお、図１では単一の巻き上げモータ３０を図示しているが、エレベータシステム２２は、巻き上げモータ３０、かご３２およびカウンタウェイト３４を、複数個含むことができる。例えば、複数の巻き上げモータ３０に電力を供給するために複数のパワーインバータ２８が並列にパワーバス２６に接続されることがある。また、送電網独立電源４０はＤＣパワーバス２６に接続された形に図示されているが、代替として、送電網独立電源４０をパワーコンバータ２４の３相入力の１相に接続するようにしてもよい。
【００１８】
送電網独立電源４０は、エネルギストレージシステムであってもよく、あるいは、発電機のようなバックアップ電源であってもよい。送電網独立電源４０は、電気エネルギを蓄えることができる１つあるいは複数のデバイスを含むようにでき、これらは直列あるいは並列に接続される。ある実施例においては、送電網独立電源４０は少なくとも１つのスーパーキャパシタを含み、これは、対称型あるいは非対称型のスーパーキャパシタを含み得る。他の実施例においては、送電網独立電源４０は少なくとも１つの二次電池つまり充電可能な電池を含み、これは、ニッケル−カドミウム（NiCd）電池、鉛蓄電池、ニッケル−金属水酸化物（NiMH）電池、リチウムイオン（Li-ion）電池、リチウムイオンポリマ（Li-Poly）電池、鉄電極電池、ニッケル−亜鉛電池、亜鉛／アルカリ／二酸化マンガン電池、亜鉛−臭素フロー電池、バナジウム・フロー電池、ナトリウム−硫黄電池、その他の商業的に利用可能な電池、のいずれかを含み得る。他の実施例においては、他の形式の電気的あるいは機械的なデバイス、例えばフライホイールなどをエネルギの貯蔵のために用いることができる。送電網独立電源４０は、１つの形式のストレージデバイスであってもよく、複数のストレージデバイスの組み合わせであってもよい。
【００１９】
コントローラ３８は、コンバータ２４、インバータ２８および送電網独立電源４０の動作を制御する。コントローラ３８は、また、コンバータ２４、インバータ２８および電源４０からフィードバック信号を受け、あるいはこれらのデバイスに付随するセンサからフィードバック信号を受ける。コントローラ３８は、また、いつエレベータシステム２２が送電網１４からの電力を用いて運転されるか、いつエレベータシステム２２が送電網独立電源４０から供給される電力を用いて運転されるか、を制御している。
【００２０】
図に示すシステム１０においては、電力会社１２は、ビル１６が送電網１４上の電力需要を低減するように要請する機能を有する。通信リンク４２によって電力会社１２はエネルギ管理システム１８と通信できる。通信リンク４２は、例えば、インターネット接続、電話回線接続、あるいは携帯電話やポケットベル型のようなワイヤレスネットワーク接続、などからなる。
【００２１】
電気的エネルギの全需要が電力会社１２の発電容量を超える条件下では、特定の負荷をオフとし、あるいは電力需要が減少するように運転を変更するように、通信リンク４２を介してビル１６へ要請が送られる。例えば、電力会社１２からの要請に応答して、エネルギ管理システム１８は、ビル１６内で稼働中のＨＶＡＣシステムに異なる制御設定点を与え、エネルギ消費を少なくする。いくつかのケースでは、電力会社１２からの要請が効力を失うまでの間、負荷２０の中の重要でないデバイスやシステムが完全にオフとなる。
【００２２】
エレベータシステム２２の場合、乗客がフロアに置き去りにされたり、フロア間に止まったかご内に乗客が閉じこめられてしまわないように、送電網の電力消費の低減が、エレベータのサービスを中断するものであってはならない。エネルギ管理システム１８が電力会社１２から送電網１４上の電力需要を低減するように要請を受けたときに、エネルギ管理システム１８は、エレベータシステム２２のコントローラ３８へ信号を送る。そして、コントローラ３８は、エレベータシステム２２が電源４０からの電力を用いた送電網独立運転に切り換え可能であるかどうかを判定する。さらにコントローラ３８は、送電網独立電源４０からの信号に基づいて、どの程度の期間、エレベータシステム２２を送電網独立モードで運転できるか、を推定する。コントローラ３８は、送電網に依存した運転から送電網独立運転に切り換えるようにとのエネルギ管理システム１８からの要求を受け入れるかどうか決定するために、送電網独立電源４０として用いられるエネルギストレージや独立したエネルギ供給部の状態を監視する。例えば、送電網独立電源４０が電気エネルギストレージシステムである場合、コントローラ３８は、電圧、電流、および温度をモニタして、ストレージシステムの充電状態（ステート・オブ・チャージ）を判定し、これに基づいて、利用可能エネルギ（および推定される作動時間）の判定がなされる。
【００２３】
送電網独立運転の間、コントローラ３８は、コンバータ２４が送電網１４から電力を受けることがないように、コンバータ２４を不作動とし、あるいはスイッチを開路するようにしてもよい。コントローラ３８は、また、送電網独立電源４０をＤＣパワーバス２６あるいは入力コンバータ２４に接続する。
【００２４】
送電網独立運転の間、コントローラ３８は、送電網独立電源４０からの利用可能エネルギのモニタを継続する。利用可能なエネルギが既定のあるいは見積もった限界を下回った場合に、コントローラ３８は、送電網独立運転がもはや不可能である旨の信号をエネルギ管理システム１８に送り、エレベータシステム２２を送電網依存運転に移行させる。通信リンク４２を介してエネルギ管理システム１８が受け取った要請および送電網１４上の利用可能な電力の状態によっては、コントローラ３８は、送電網１４からの不十分な電力による運転とせずに、エレベータシステム２２を安全にシャットダウンするようにしてもよい。あるいは、エレベータシステム２２は、ビル内の人々が安全な高さにくるまで回生モードで運転を継続するようにしてもよい。
【００２５】
エレベータシステム２２がまだ送電網独立運転モードにある間に、エネルギ管理システム１８への電力会社１２による要請が取り下げられあるいは終了した場合には、エネルギ管理システム１８はコントローラ３８へ通知する。そしてエレベータシステム２２は、コントローラ３８の制御下において、送電網１４からの電力を用いた運転に復帰する。送電網独立電源４０は、パワーバス２６に接続したままとしてもよく、これにより、次回の送電網独立運転が必要となるときに備えて、あるいは、通常条件下での送電網１４からの電力需要の低減（つまりハイブリッドモードでの運転）に備えて、目標の充電状態レベルまで再充電することができる。
【００２６】
図に示すシステム１０では、電力消費が高い期間の間、顧客に自動的に電力需要を低減させるようにする電力会社の機能が拡大する。電力会社からの要請に応じたエレベータシステムの送電網独立運転によって、送電網の電力需要がシームレスに減少する。不可欠なエレベータサービスは、送電網依存運転と送電網独立運転との間の自動的な切換の間も保持される。
【００２７】
他の実施例においては、電力会社からの要請によってエネルギ管理システム１８がエレベータシステム２２のハイブリッドモード運転を選択するようにしてもよく、このハイブリッドモード運転では、電力が送電網１４および送電網独立電源４０から共同で供給される。このハイブリッドモード運転では、電源４０を、通常時よりも多くの電力を供給するように、つまり電力会社からのピークを低減するように、使用することができる。これにより、エレベータシステム２２は、送電網に接続されたままであるが、送電網からの電力を低いレベルで使用することとなる。
【００２８】
さらに、送電網独立運転中にエレベータシステム２２から十分な電力が利用可能である範囲内で、特定の非エレベータ負荷を送電網１４ではなくエレベータシステム２２によって駆動するようにしてもよい。
【００２９】
本発明を好ましい実施例に基づいて説明したが、当業者には、本発明の範囲内で形態や細部の変更が可能であることを認識できるであろう。例えば、図では、コンバータ２４、ＤＣバス２６およびインバータ２８によって回生式駆動部が構成されているが、他の形式の巻き上げモータ駆動部も本発明で用いることができる。
【図１】
2012509233.tif 000003
【国際調査報告】
2012509233.tif 000004