WO2001037396A1

WO2001037396A1 - Power supply for ac elevator

Info

Publication number: WO2001037396A1
Application number: PCT/JP2000/008061
Authority: WO
Inventors: Takao Okada; Yoshitomo Yoshino; Kazuhiro Shiode; Kazunori Hasegawa; Shinichi Murakami; Shigeru Nagashima
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd; Fujitec Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd; Fujitec Co Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2002-05-17
Also published as: US6732838B1; AU1413001A; CA2391616C; KR100738167B1; EP1235323A4; HK1048895A1; CN100407545C; EP1235323A1; CN1425214A; TWI241978B; KR20020082204A; CA2391616A1

Description

明細書交流エレベータの電源装置

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。

背景技術

一般にエレベータにおいては、図 1 6に示す如く、巻上装置 8 2に卷き付けられたロープ 8 3の一端にェレベータかご 8を連結すると共に他端に釣り合い重り 8 1を連結したつるべ構造が採用されており、定格積載荷重の 4 0〜 5 0 %の荷重でバランスするように、釣り合い重り 8 1の重量が調節されている。

ところで、近年の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、図示の如くインバータ 3によって巻上装置 8 2の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ない、エレベータかご 8を昇降させるインバ一タ駆動方式が実用化されている。

インバータ駆動方式のエレベータにおいて、かごが満員で上昇する場合や、かごが空で下降する場合は、位置エネルギーを増大させる必要があるため、この増加エネルギー分は、電源 1からコンバータ 2及びィンバ一タ 3を通じて誘導電動機に供給される。このような運転モードは "上げ荷運転" と呼ばれる。逆に、かごが空で上昇を行なう場合や、満員で下降する場合は、位置エネルギーを減少させることになり、減少した位置エネルギー分は誘導電動機にて電気エネルギー（電力）に変換され、インバータ 3に戻ってくる。このような運転モードは "下げ荷運転" と呼ばれ、インバータ 3に戻される電力は "回生電力" と呼ばれる。この回生電力は、何らかの方法で処理しなければ、インバータの入力電圧が上昇し、制御素子が破壊することになる。

そこで、従来は、トランジスタを用いた電源回生可能コンバータを用いて回生電力を電源側に返す方法と、回生電力を抵抗により熱に変換して空気中に放散させる方法が知られており、前者の方法は主として高層ビルディングの高速エレベータに、後者の方式は中低層ビルディングの中低速ェレベータに採用されている。

前者の方式に用いられる電源回生可能コンバータは、変換効率が高く、力率をほぼ 1とすることができる等、非常に優れた方式であるが、装置が高価となる欠点がある。これに対し、後者の方式は制御が簡単で、装置は安価となるが、回生電力を熱として放散させるので、エネルギー利用効率が低い問題があった。

又、エレベータ駆動用の電動機の電源装置として、一定電圧の直流電源装置に並列に蓄電池を接続し、エレベータ電動機の減速時には回生電力によって蓄電池を充電し、エレベータ電動機の加速時には主として蓄電池から電動機に電流を供給する電源装置が提案されている（日本国公開特許公報昭 5 3— 4 8 3 9号)。しかしながら、該電源装置においては、電源の交流出力を直流に変換するための整流回路の電圧変動率特性と蓄電池の電圧変動率特性との間に特定の対応関係が必要であり、その様な対応関係を満たす整流回路や蓄電池を設計することは困難であるため、実現が容易でない問題がある。

そこで、本発明の目的は、エネルギー利用効率が高く、然も容易に実現することが出来る交流ェレベータの電源装置を提供することである。

発明の開示

本発明に係る交流エレベータは、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を具えている。該交流エレベータにおいて、電源装置は、充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、該充電ノ放電回路の動作を制御して、インバータに対する入力電圧を制御する制御回路とを具え、電動機からの回生電力によってバッテリ —を充電すると共に、該バッテリ一の発生電力を前記ィンバータに供給するものである。

ここで、制御回路は、インバータの入力電圧を一定に制御する電圧制御手段を具えている。充電/放電回路は、充電回路を閉路するための充電制御素子と、放電回路を閉路するための放電制御素子とを具え、制御回路によって、充電制御素子及び放電制御素子のオンオフが制御される。

制御回路は、充電制御素子と放電制御素子を交互にオンとして、バッテリーに充電と放電を交互に行なわしめる。そして、制御回路は、バッテリーの充電状態或いはェレベータの運転状態に応じて、充電制御素子のオン時間と放電制御素子のオン時間を相対的に変化させることによって、充電回路による充電と放電回路による放電の優劣を決定する。

これによつてィンバ一タの入力電圧が一定に制御され、例えば下げ荷運転時には電動機からィンバータを経て供給される回生電力がバッテリ一に充電され、上げ荷運転時にはバッテリ一の発生電力がィンバータを経て電動機に供給される。又、制御回路は、バッテリーの放電を規制するための放電規制手段と、バッテリーの充電を規制するための充電規制手段とを具えている。ここで、制御回路の充電規制手段は、バッテリーの充電状態が定格容量の 8 0 %程度を上回ったとき、該バッテリ一^ ·の充電を阻止することによって、過充電を防止する。又、制御回路の放電規制手段は、バッテリーの充電状態が定格容量の 3 0 %程度を下回ったとき、該バッテリーからの放電を阻止することによって、過放電を防止する。

制御回路の充電規制手段及び放電規制手段は、インバータの入力電圧とその電圧指令との偏差に対して制限を加えるリミッター回路によって構成される。そして、バッテリーの充電状態が定格容量の 8 0 %程度を上回ったとき、リミッター回路は、充電側のリミッタ一値がゼロに設定される。又、バッテリーの充電状態が定格容量の 3 0 %程度を下回ったとき、リミッター回路は、放電側のリミッタ —値がゼロに設定される。

又、制御回路は、所定の条件下でバッテリーの放電を阻止するための放電阻止手段を具えている。又、制御回路は、所定の条件下でバッテリーの充電を阻止するための充電阻止手段を具えている

更に、制御回路は、バッテリーの充電完了時に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段をプリセットする手段や、バッテリーの放電完了時に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段をリセットする手段を具えている。これによつて、容量測定手段の累積誤差が解消される。

更に、制御回路は、所定の条件下で、バッテリーからの放電を一定電流制御に切り替えると共に、バッテリ一^■の充電を一定電流制御に切り換える手段と、放電時のバッテリ一の端子電圧と充電時のバッテリ一の端子電圧とに基づいてバッテリーの内部抵抗を検出する手段とを具えている。従って、内部抵抗の変化からバッテリーの寿命判定を行なうことが出来る。

更に又、本発明に係る電源装置は、インバータの入力端と制御回路の間に介在する開閉制御可能な出力接点と、ィンバータの入力電圧とバッテリ一の端子電圧とを比較する比較器と、該入力電圧が該端子電圧を上回ったときに前記出力接点を閉じる制御手段とを具えている。これによつて、出力接点を閉じたときの突入電流が抑制される。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る電源装置の構成を示す回路図である。

図 2は、交流エレベータにおけるインバータ及び P WM制御回路の構成を示すブロック図である。

図 3は、本発明に係る電源装置の制御系の構成を表わすプロック図である。図 4は、同上の制御系の他の構成を表わすブロック図である。

図 5は、三角波及び制御信号の波形図である。

図 6は、ィンバータの入力電圧が増減したときの同上の波形図である。

図 7は、容量計をソフトウェアで実現する場合の手続きの一例を表わすフローチヤ一トである。図 8は、充放電を制御するための手続きの一例を表わすフローチヤ一トである。図 9は、待機充電を制御するための手続きの一例を表わすフローチヤ一トである。

図 1 0は、容量計をプリセット（リセット）するための手続きの一例を表わすフ口一チャートである。

図 1 1は、バッテリーを複数のユニットから構成した例を表わすブロック図である。

図 1 2は、バッテリーの寿命を判定するための構成の一例を表わすブロック図である。

図 1 3は、バッテリーの寿命を判定するための手続きの一例を表わすフローチヤートである。

図 1 4は、突入電流を抑制するための構成を表わすブロック図である。

図 1 5は、突入電流を抑制するための他の構成を表わすブロック図である。

図 1 6は、インバータ方式のエレベータの構成を表わすブロック図である。

図 1 7は、エレベータの上げ荷運転時と下げ荷運転時における電力の変化を表わすグラフである。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る交流エレベータの電源装置を、複数の実施例に基づき、図面に沿って具体的に説明する。尚、複数の実施例において共通の構成要素については、図面に同じ符号を付して、重複説明を省略する。

第 1実施例

図 2に示す如く、誘導電動機 I Mによって駆動される巻上装置 8 2にロープ 8 3が巻き付けられており、該ロープ 8 3の一端にエレベータかご 8が連結されると共に、該ロープ 8 3の他端に釣り合い重り 8 1が連結されている。

商用電源 1から供給される交流の電力は、コンバータ 2によって直流の電力に変換された後、インバ一タ 3に入力されて交流の電力に変換され、更にインバータ 3から出力される交流の電流が誘導電動機 I Mに供給される。

ィンバータ 3は、図 2に示す周知の PWM制御回路によって制御されている。即ち、誘導電動機 I Mには、エレベータかご 8の実際の速度を検出するためのパルス発生器 P Gが取り付けられており、エレベータかご 8に対する速度指令 4とパルス発生器 P Gの出力信号とが速度調節器 5に供給されて、速度偏差信号が作成される。該速度偏差信号は、可変周波数電流指令演算回路 6へ供給され、これによって作成された可変周波数電流指令が正弦波 PWM制御回路 7へ入力され、 PWM制御信号が生成される。そして、該 PWM制御信号がインバータ 3へ供給されて、ェレベータかご 8の速度制御が行なわれるのである。

図 1に示す如く、インバータ 3の入力端 a、 bには、本発明に係る電源回路 1 ◦が接続される。該電源回路 1 0は、例えばニッケル水素電池の如き二次電池からなるバッテリー Eを具えると共に、該バッテリ一Eの充電及び放電を制御するための一対のトランジスタ T r 1、 T r 2と一対のダイオード D 1、 D 2を具えている。バッテリー Eは、例えば図 1 1に示す如く 8個の単電池 Bを 1ユニットとして、エレベータの容量に応じた複数のユニットから構成されている。

図 1の如く、バッテリー Eには、その充電量を検出するための容量計 Q、昇圧コイル L、及び電流検出器 R Tが接続されている。尚、以下において、容量計 Q は、バッテリー Eに接続されたハードウエアの測定器であるものとして説明しているが、これに限らず、例えば電流検出器 R Tによって検出される電流の変化から容量を算出するソフトウエアとしての測定手段を採用することも可能である。図 7は、容量計 Qをソフトウェアによって実現するための手続きの一例を表わしている。先ずステップ S— 4 1にて、電流検出器 R Tから電流を入力し、ステップ S— 4 2では、電流に平均化処理を施す。次にステップ S— 4 3にて積算電流値を参照し、ステップ S _ 4 4にて積算電流値が 0を上回っているかどうかを判断する。ここでノーと判断されたときはステップ S— 4 5に移行して、積算電流値が 0を下回っているかどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップ S— 4 6に移行して、放電量の算出を行なう。一方、ステップ S— 4 4 にてイエスと判断されたときはステップ S— 4 7に移行して、充電量の算出を行なう。続いて、ステップ S— 4 8では、放電量又は充電量の算出結果から、百分率による容量を算出し、ステップ S— 4 9にて、算出された容量を容量メモリに出力する。

又、図 1に示す如くバッテリー Eには、停電等の非常事態の発生時にバッテリ一 Eの電力を制御用の電源として供給するための非常用電源供給回路 1 1や、電源回路 1 0に故障が発生した時などに開かれるべき非常用接点 1 2が接続されている。

上記電流検出器 R T及び容量計 Qの出力信号は、マイクロコンピュータからなる制御回路 9に供給され、これに応じて作成された制御信号が一対のトランジスタ T r l、 T r 2に供給され、後述の如くインバータ 3の入力電圧 Vabが定電圧制御されるのである。図 3は、電源回路 1 0及び制御回路 9によって実現される制御系の構成を表わしている。図示の如く、所定の電圧指令に対して、インバータ 3の入力電圧 V abが負帰還されて、その偏差信号 eが伝達関数 G 1及びリミッタ一回路 2 0を通過して、電流指令 iが生成される。該電流指令 iに対して、更に電流検出器 R Tからの電流値が負帰還され、その偏差信号が伝達関数 G 2を経て比較器 2 1に入力される。

比較器 2 1では、三角波発生器 2 2からの三角波 αと伝達関数 G 2の出力信号とを比較することにより、一対のトランジスタ Trl、 Tr2に対する制御信号 Cを作成する。ここで、第 2のトランジスタ T r2の前段には、否定素子 2 3が接続されており、これによつて、両トランジスタ Trl、 Tr2のオン期間を互いにずらしている。

例えば商用電源 1の電圧が 2 0 0 Vの場合、コンバータ 2から得られる電圧は通常 2 8 0 V程度になるが、ここで図 3に示す電圧指令を 3 5 0 Vに設定すれば、電源回路 1 0の制御系は、インバータ 3の入力電圧 V abを 3 5 0 Vに維持する様に電圧制御を行なう。

即ち、入力電圧 Vabが 3 5 0 Vの場合は、偏差信号 eはゼロであり、リミッター回路 2 0から出力される電流指令 i もゼロとなり、比較器 2 1から出力される制御信号 Cは、図 5に示す如くオン期間とオフ期間が等しいパルス波形となる。この結果、両トランジスタ T rl、 Tr2は、交互に同じ時間だけオンとなる動作を繰り返し、これによつて、バッテリー Eは充電と放電を同じ時間づっ交互に繰り返して、インバータ 3の入力電圧 Vabを 3 5 0 Vに維持しようとする。

入力電圧 Vabが 3 5 0 Vよりも低くなったときは、比較器 2 1から出力される制御信号 Cは図 6 ( a )に示す如くオン期間が短く、オフ期間が長いパルス波形となる。この結果、第 1 トランジスタ Trlのオン期間が短くなると共に、第 2 トランジスタ Tr2のオン期間が長くなり、これによつて、バッテリー Eの放電が充電よりも優勢となって、入力電圧 Vabが 3 5 O Vまで上昇する。

これに対し、入力電圧 Vabが 3 5 O Vよりも高くなつたときは、比較器 2 1から出力される制御信号 Cは図 6 ( b )に示す如くオン期間が長く、オフ期間が短いパルス波形となる。この結果、第 2 トランジスタ T r2のオン期間が短くなると共に、第 1 トランジスタ Trlのオン期間が長くなり、これによつて、バッテリー E の充電が放電よりも優勢となって、入力電圧 Vabが 3 5 0 Vまで降下する。

尚、図 1においてバッテリー Eが放電される場合の通常のルートは、バッテリ一 Eから、コイル L、電流検出器 R T、及び第 2 トランジスタ Tr2を経て、バッテリ一Eに戻るルートであり、バッテリー Eが充電される場合の通常のルートは、インバ一タ入力端子 aから、非常用接点 1 2、第 1 トランジスタ Trl、電流検出器 R T、コイル L、及びバッテリー Eを経て、インバータ入力端子 bに戻るルートである。そして、各トランジスタ Trl、 Tr2のオフ時には、ダイオード D 2或いは D 1を通じて、コイル Lによるバッテリー Eの充電電流或いは放電電流が瞬間的に流れる。

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定格容量の 3 0 %以下の場合には、図 3に示すリミッター回路 2 0の放電側のリミッタ —値をゼロにして、充電のみを行なわせ、またバッテリー Eの充電状態が例えば定格容量の 8 0 %以上の場合には、リミッター回路 2 0の充電側のリミッター値をゼロにして、放電のみを行なわせるようにすれば、過充電や完全放電を防止することが出来、これによつてバッテリーの寿命を延ばすことが可能である。

例えば図 4に示す如く、充電側と放電側にそれぞれリミッター値（〉ゼロ）を有するリミッター回路 2 0に対して、放電側のリミッター値がゼロのリミッタ一回路 2 0 ' と、充電側のリミッタ一値がゼ口のリミッター回路 2 0〃とを並列接続して、これらのリミッタ一回路 2 0、 2 0 ' 、 2 0〃の後段にそれぞれ、充放電許可スィッチ S 2、放電禁止スィッチ S l、及び充電禁止スィッチ S 3を接続して、これらのスィツチを図 8に示す手続きによってオンオフ制御する。

即ち、ステップ S— 1では、容量が 8 0 %を下回っているか否かを判断し、ここでイエスと判断されたときは、ステップ S— 2にて充電禁止スィッチ S 3をォフとする。次にステップ S— 3では、容量が 3 0 %を下回っているか否かを判断し、ここでノーと判断されたときは、ステップ S— 4にて放電禁止スィッチ S 1 をオフとし、ステップ S— 5にて充放電許可スィッチ S 2をオンとする。これによって、充電と放電の両方が行なわれる。一方、ステップ S— 3にてイエスと判断されたときは、ステップ S— 6にて放電禁止スィッチ S 1をオンとし、ステツプ S— 7にて充放電許可スィッチ S 2をオフとする。これによつて、充電のみが行なわれる。又、ステップ S— 1にてノーと判断されたときは、ステップ S— 8 に移行して、充電禁止スィッチ S 3をオンとした後、ステップ S— 9にて放電禁止スィツチ S 1をオフとし、ステップ S— 1 0にて充放電許可スィツチ S 2をォフとする。これによつて、放電のみが行なわれる。

又、エレベータ停止時には、商用電源によってバッテリーを充電し、バッテリ —の充電状態を例えば定格容量の 6 0 %程度に維持すれば、バッテリ一の充電状態を最良の状態、即ち、次のエレベータの運転が回生運転 ·駆動運転の何れであつたとしてもバッテリーの充電 ·放電を支障なく行ない得る状態を維持することが出来る。もし、容量が 6 0 %を超えるような状態であれば、例えば非常用電源供給回路 1 1から制御回路 9へバッテリ一の電力を供給すればよい。

例えば図 4に示す如く、リミッター回路 2 0の出力端に、待機充電指令によつて切り替わる待機充電禁止スィッチ S 4を接続して、該スィッチを図 9の手続きによって切り替えることにより、リミッター回路 2 0の出力信号と待機充電電流指令の何れかを選択する。

即ちステップ S— 1 1ではエレベータの運転中かどうかを判断し、ここでノ一と判断されたときは更にステップ S— 1 2にて容量が 6 0 %を下回っているかどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップ S— 1 3に移行して待機充電禁止スィツチ S 4を S E T側に切り替えて、待機充電電流指令を選択する。一方、ステップ S—l 1にてイエスと判断され、或いはステップ S— 1 2にてノーと判断されたときは、ステップ S _ 1 4に移行して、待機充電禁止スイツチ S 4を R E S E T側に切り替えて、リミッター 2 0の出力を選択する。これによって、エレベータ停止時には、バッテリーが定格容量の 6 0 %程度となる様に充電されることになる。

又、図 1に示す如く、上記インバータ 3に対して、別のエレベータを制御するためのインバ一タ 3 ' を並列に接続すれば、一方のエレベータのカ行運転と他方のエレベータの回生運転との間で電力を交換することが出来、これによつて更にエネルギーの節減が可能である。

尚、何らかの原因によってインバ一タ 3の入力電圧 V a bが高くなりすぎた場合は、インバーク 3の両入力端 a、 b間に介在するトランジスタ Tr3をオンとして、抵抗 Rによって回生電力を消費させることが可能である。

上記電源装置において、図 3に示すリミッター回路 2 0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ことも可能である。又、バッテリー Eの適正な充電量は、基本的には定格容量の 6 0 %に設定する力平ゃ休日、或いは時間帯に応じて、バッテリー Eの適正な充電量を変更することも可能である。例えばオフィスビルディングにおいては、出勤時などの力行運転の連続が予想される場合に、バッテリ一Eの適正充電量を多目に設定して、補助電源としての利用を優先し、逆に昼食時のような回生運転の連続が予想される場合は、バッテリ一 Eの充電量を低目に抑えて回生動作を優先させる。

又、カ行 ·回生運転が続いた場合でも、放電側のリミッターの制限値を、バッテリー Eの充電量があまり変化しないような値、例えば電動機定格電力の 3 0 % 程度の電力を供給できるような値に設定しておくことにより、エレベータ定格積載時の運転においても商用電源から供給すべき電力を残りの 7 0 %で済ませることが出来るので、これによつて電源設備容量を大幅に削減することが可能である。更に又、エレベータの停止中は充電のみを行わせる等、種々の制御が採用可能である。

上記電源装置においては、エレベータの運転中に停電が発生したとしても、バッテリーからの電源供給によつて電動機 I Mのブレーキが落ちないように構成することによって、停電発生時にェレべ一タを最寄りの階床に安全に停止させることが可能である。

尚、上記実施例では、本発明をつるべ構造のエレベータに実施しているが、これに限らず、例えば釣合い重りにバッテリーを搭載して、この釣合い重り側のシ —ブを直接に駆動する方式のェレベータに実施することも可能である。

本発明によれば、従来のエレベータに上述の電源装置を新たに追加装備するだけで、大きな負荷変動に対しても、図 1 7に示す様に、エレベータの通常の運転を通じて適宜回生電力を回収すると共に、駆動電力を補うことが出来る。従って、予め大きな電源設備を備える必要はなく、電源設備を最小限に抑えることが出来る。

又、回生電力の回収によってエネルギーの有効利用が図られて、効率が向上する。例えば、定格積載量 6 0 O K g、運転速度 6 O mmZm i nのエレベータにおける省電力量を試算すると、年間約 1 0◦ O KW hの削減が可能であり、この値は、このエレベータが消費する総電力量の概ね 2 0 %に相当する。

更に、バッテリーとして、有害物質を含まず、現状では最適なニッケル水素電池を用いているので、環境問題を引き起こすこともない。

第 2実施例

本実施例は、基本的構成として第 1実施例と同じ構成を具えると共に、所定の条件下で敢えてバッテリ一を充電或いは放電の状態に維持することによって、容量計をリセット或いはプリセットする構成を具えているものである。

即ち、図 4に示す制御系において、充電禁止スィッチ S 3をオフに設定したまま、所定時間、例えば 1時間おきに、充放電許可スィッチ S 2をオン、放電禁止スィッチ S 1をオフに設定した状態から、充放電許可スィッチ S 2をオフ、放電禁止スィツチ S 1をオンに設定した状態に切り替えて、放電側のリミッター値をゼロに設定することによって、バッテリー Eを充電状態（充電モード）に維持する。尚、エレベータの停止中に充電モードを設定することも可能である。

この結果、バッテリー Eの端子電圧が十分に高くなるまで、例えばバッテリー内部でガスの発生が始まる電圧となるまで、バッテリー Eの充電が徹底的に行われることになる。この時点で容量計 Qを 1 0 0 %にプリセットする。これによつて、容量計の累積誤差が解消されることになる。

又、バッテリーの放電モードによって容量計をリセットすることも可能である。この場合、図 4に示す制御系において、放電禁止スィッチ S 1をオフに設定したまま、所定時間、例えば 1時間おきに、充放電許可スィッチ S 2をオン、充電禁止スィッチ S 3をオフに設定した状態から、充放電許可スィッチ S 2をオフ、充電禁止スィッチ S 3をオンに設定した状態に切り替えて、充電側のリミッタ一値をゼロに設定することによって、バッテリー Eを放電状態 (放電モード）に維持する。この結果、バッテリー Eの端子電圧が十分に低くなるまで、例えばバッテリーの定格電圧の約 1ノ 3以下となるまで、バッテリー Eの放電が十分に行なわれることとなる。この時点で、容量計 Qを 0 %にリセットする。これによつて、容量計の累積誤差が解消されることになる。

図 1 0は、バッテリーの充電を維持することによって容量計のプリセットを行なう場合の手続きの一例を表わしている。先ずステップ S— 2 1によってュニット電圧を入力し、ステップ S _ 2 2では、ユニット電圧の最大値 m a Xと最小値 m i nの差が基準電圧 1を上回っているかどうかを判断し、ここでイエスと判断されたとき、ステップ S— 2 3に移行して、リセット充電フラグをセットする。これによつて、バッテリーの充電が開始される。続いて、ステップ S— 2 4にて、複数のュニット電圧の総和が基準電圧 2を越えているどうかを判断する。ここでバッテリーが完全に充電されることによって、イエスと判断されたときは、ステップ S— 2 5に移行して、リセット充電フラグをリセットする。これによつてバッテリーの充電が終了する。そして、ステップ S— 2 6では、容量計の容量メモリに " 1 0 0 %" を格納して、容量計のプリセットを行なう。

上記実施例によれば、容量計の計測結果に基づいてエレベータの通常の運転を行ないながら適宜回生電力を吸収すると共に駆動電力を補いつつ、適宜、容量計の誤差を修正することが出来るので、本発明に係る電源装置の効果をいかんなく発揮させることが可能である。

第 3実施例

本発明は、基本的構成として第 1実施例と同じ構成を具えると共に、所定の条件下で敢えてバッテリーを充電或いは放電の状態に維持することによって、バッテリ一を構成する各単電池の充電量のばらつきを解消させる構成を具えているものである。

本実施例においては、図 1 1に示す如くそれぞれ 8個の単電池 Bからなる複数のュニットによってバッテリー Eが構成されており、各ュニットの端子電圧 V 1 〜V nを検出するための絶縁増幅器 3 1〜3 1 nと、各絶縁増幅器の出力信号をディジタル信号に変換する AZDコンバータ 3 2と、 AZDコンバータ 3 2力ら得られる電圧値 V 1〜V nに基づいて図 4に示す各スィツチ S 1〜S 3をオンノオフ制御するマイクロコンピュータ 3 3とを具えている。マイクロコンピュータ 3 3は、電圧値 V 1〜V nをモニタ一して、これらの電圧値（例えば 9 . 6 V程度）に閾値を越えるバラツキ（例えば 0 . 4 V程度）が生じたとき、図 4に示す充放電許可スィツチ S 2がオン、放電禁止スィツチ S 1及び充電禁止スィツチ S 3 がオフの状態から、充放電許可スィッチ S 2がオフ、放電禁止スィッチ S 1がォン、充電禁止スィッチ S 3がオフの状態に切り替える。これによつて、充電のみを行なう充電モードが設定されることになる。

この結果、バッテリー Eを構成する全ての単電池が、それぞれの端子電圧が十分に高くなるまで、徹底的に充電されることになり、各単電池の充電量のばらつきが解消される。このとき、第 2実施例と同様に容量計 Qのプリセットを行なえば、容量計 Qの累積誤差も解消させることが出来る。

尚、電圧値 V l〜V nにバラツキが生じたときに、充放電許可スィッチ S 2及び放電禁止スィツチ S 1がオフ、充電禁止スィツチ S 3がオンの状態に切り替えて、放電モードを設定し、各単電池或いは各ユニットの端子電圧が十分低くなるまで、例えば単電池の定格電圧の約 1ノ 3以下になるまで、エレベータの運転を続け、各単電池の放電を完全に行なうことによって、各単電池の充電量のバラッキを解消させることも可能である。このとき、第 2実施例と同様に容量計 Qのリセットを行なえば、容量計 Qの累積誤差を解消させることが出来る。

本実施例によれば、エレベータの通常の運転を行ないながら適宜回生電力を吸収すると共に駆動電力を補いつつ、バッテリーを構成する各単電池或いは各ュニットの充電量にバラツキが生じた場合には、適宜充電量を揃えることが出来、これによって本発明の電源装置の効果をいかんなく発揮させることが可能である。又、容量計の累積誤差を解消させることも可能である。 W 1

15 第 4実施例

本実施例は、基本的構成として第 1実施例と同じ構成を具えると共に、バッテリ一の内部抵抗の増大に基づいてバッテリ一の寿命を判定するための構成を具えているものである。

本実施例においては、図 1 2 (a) (b)に示す如く、バッテリー Eの端子電圧（V a又は V b)が AZDコンバータ 34を経てマイク口コンピュータ 35に入力されており、マイクロコンピュータによって寿命判断信号が作成され、エレベータ制御回路へ供給される。尚、同図において、 E aはバッテリー Eの起電圧、 R aはバッテリー Eの内部抵抗、 Jは定電流 I 1、 I 2を流す定電流源であって、電流 I 1と I 2は大きさが同じで流れる方向が逆の電流である。

又、図 4に示す如く、リミッター回路 20の出力端には、通常運転時とバッテリ一の寿命判定時で切り替えられるべき待機充電禁止スィッチ S 4が接続され、該スィツチの切り替えによって、通常運転時にはリミッター回路 20の出力信号が選択され、バッテリー Eの寿命判定時には、バッテリー Eに定電流を流すための待機充電電流指令 I *が選択される。

図 12 (a) ( から、次の数式 1と数式 2が導き出され、数式 1から数式 2を引いて整理することにより、数式 3が得られる。

(数式 1)

V a =E a + I 1 X R a

(数式 2)

V b =E a - I 2 X R a

(数式 3)

R a =(V a -V b)/2 I *

従って、バッテリー Eの充電時の端子電圧 V aと放電時の端子電圧 Vbとを測定することによって、バッテリー Eの内部抵抗 R aを求めることが出来る。そして、初期状態の内部抵抗と現在の内部抵抗とを比較することによって、バッテリ —Eの劣化状況を把握することが出来る。もしバッテリー Eの劣化が著しい場合、即ちバッテリー Eの内部抵抗が所定値を超えていれば、新しいバッテリ一に交換する。

図 1 3は、バッテリーの寿命を判定するための手続きの一例を表わしている。先ずステップ S— 3 1では、待機充電禁止スィッチ S 4を S E T側に切り替えて、ステップ S— 3 2にて、待機充電電流指令によってバッテリーを充電し、続いてステップ S— 3 3では、バッテリー電圧 V aを測定する。次に、ステップ S— 3 4では、待機充電電流指令によってバッテリーを放電し、続いてステップ S— 3 5では、バッテリー電圧 V bを測定する。その後、ステップ S— 3 6にて、前記数式 3によって内部抵抗 R aを算出する。そして、ステップ S— 3 7にて内部抵抗 R aが所定値を上回っているかどうかを判断し、ここでイエスと判断されたときは、ステップ S— 3 8にて警告を発生する。最後にステップ S— 3 9では、待機充電禁止スィツチ S 4を R E S E T側に切り替えて、手続きを終了する。

上記手続きによれば、警告表示に応じてバッテリーを交換することにより、常に高いエネルギー効率を維持することが出来る。

バッテリー Eが図 1 1に示す如くそれぞれ 8個の単電池 Bからなる複数のュニットを直列に接続したものである場合は、ュニット毎の端子電圧をチェックすればよく、これによつて、寿命判定の精度を向上させることが可能である。

尚、上述の寿命判定は、第 3実施例の如く各単電池の充電量のばらつきを解消した後に実施することが望ましい。

第 5実施例

本実施例は、基本的構成として第 1実施例と同じ構成を具えると共に、簡単な回路で突入電流を抑制するための構成を具えるものである。

本実施例においては、図 1 4に示す如く商用電源 1の出力端に接続された接点 3 aが閉じることによって、コンバータ 2からインバータ 3に電力が供給されると共に、抵抗 R bを通じてコンデンサ Cが充電される。そして、コンデンサじの両端電圧が所定の電圧になると、第 2の接触器の接点 2 aが閉じて抵抗 R bを短絡し、エレベータの運転準備が完了する。

ィンバ一タ 3の出力端 aと電源回路 1 0の間には、コンデンサ Cの両端電圧 V a bがバッテリー Eの電圧よりも低いときに閉じられるべき出力接点 1 aが介在している。又、インバータ 3の出力端 aの電圧 V a bと、バッテリー Eの端子 d の電圧 V d bは、比較器 3 0に入力されており、 V a b V d bのとき、ハイの信号を出力するものであって、該信号によって電源装置 1 0の出力接点 1 aを閉路する。

この様に、ィンバータ 3の入力電圧 V a bがバッテリー Eの電圧 V d bよりも高くなつたときに出力接点 1 aが閉じられるため、バッテリー Eからダイオード D 1を通じてコンデンサ Cを充電する突入電流が抑制される。従って、ダイォード D 1が大きな突入電流によって破壊される虞れはない。

尚、図 1 5に示す様に、出力接点 1 aに対して並列に抵抗 R aを接続して、コンデンサ Cを抵抗 R aを通じて予め充電しておいてから、出力接点 1 aを閉じることによつても、突入電流を抑制することが可能である。

Claims

請求の範囲商用電源と、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ィンバータと、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を具えた交流エレベータにおいて、充電が可能なバッテリーと、該バッテリ一に充電と放電を行なわしめるための充電/放電回路と、該充電放電回路の動作を制御して、ィンバータに対する入力電圧を制御する制御回路とを具え、電動機からの回生電力によってバッテリーを充電すると共に、該バッテリ一の発生電力を前記ィンバータに供給することを特徴とする交流エレべータの電源装置。

バッテリーは、ニッケル水素電池によって構成されている請求の範囲第 1 項に記載の交流ェレベータの電源装置。

複数の電動機に交流電力を供給するための複数のインバータが、互いに並列に接続されている請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の交流エレベータの制御回路は、インバータの入力電圧を一定に制御する電圧制御手段を具えている請求の範囲第 1項乃至第 3項の何れかに記載の交流エレベータの電源充電/放電回路は、充電回路を閉路するための充電制御素子と、放電回路を閉路するための放電制御素子とを具え、制御回路によって、充電制御素子及び放電制御素子のオン/オフが制御される請求の範囲第 1項乃至第 4項の何れかに記載の交流ェレベータの電源装置。

制御回路は、充電制御素子と放電制御素子を交互にオンとして、バッテリ一に充電と放電を交互に行なわしめる請求の範囲第 5項に記載の交流エレべータの電源装置。

制御回路は、充電制御素子のオン時間と放電制御素子のオン時間を相対的に変化させることによって、充電回路による充電と放電回路による放電の優劣を決定する請求の範囲第 6項に記載の交流エレベータの電源装置。

8 . 制御回路は、バッテリーの充電状態に応じて、充電と放電の優劣を決める請求の範囲第 7項に記載の交流エレベータの電源装置。

9 . 制御回路は、エレベータの運転状態に応じて、充電と放電の優劣を決める請求の範囲第 7項に記載の交流ェレベータの電源装置。

1 0 . 制御回路は、バッテリーの充電量を適量に維持するための充電量制御手段を具えている請求の範囲第 1項乃至第 9項の何れかに記載の交流ェレベータの電源装置。

1 1 . バッテリーの充電量の適量は、バッテリーの定格容量の 6 0 %程度である請求の範囲第 1 0項に記載の交流エレベータの電源装置。

1 2 . バッテリーの充電量の適量は、電動機の定格電力の 3 0 %程度の電力を供給し得る電力量である請求の範囲第 1 0項に記載の交流エレベータの電源装置。

1 3 . 制御回路は、バッテリーの放電を規制するための放電規制手段と、バッテリ一の充電を規制するための充電規制手段とを具えている請求の範囲第 1項乃至第 1 2項の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。

1 4 . 制御回路の充電規制手段は、バッテリ一の充電状態が定格容量の 8 0 %程度を上回ったとき、該バッテリ一^■の充電を阻止することによって、過充電を防止する請求の範囲第 1 3項に記載の交流エレベータの電源装置。

1 5 . 制御回路の放電規制手段は、ノくッテリ一の充電状態が定格容量の 3 0 %程度を下回ったとき、該バッテリーからの放電を阻止することによって、過放電を防止する請求の範囲第 1 3項に記載の交流エレベータの電源装置。

1 6 . 制御回路の放電規制手段は、エレベータの運転が停止中の場合には、バッテリ一からの放電を阻止する請求の範囲第 1 3項に記載の交流エレベータの

1 7 . 制御回路の充電規制手段及び放電規制手段は、インバ一タの入力電圧とその電圧指令との偏差に対して制限を加えるリミッタ一回路によって構成される請求の範囲第 1 3項に記載の交流エレベータの電源装置。

1 8 . バッテリーの充電状態が定格容量の 8 0 %程度を上回ったとき、リミッタ一回路は、充電側のリミッタ一値がゼロに設定される請求の範囲第 1 7項に記載の交流ェレベータの電源装置。

1 9 . バッテリーの充電状態が定格容量の 3 0 %程度を下回ったとき、リミッタ一回路は、放電側のリミッター値がゼロに設定される請求の範囲第 1 7項に記載の交流ェレベータの電源装置。

2 0 . エレベータの運転が停止中のとき、リミッタ一回路は、放電側のリミッタ一値がゼロに設定される請求の範囲第 1 7項に記載の交流エレベータの電源

2 1 . 制御回路は、所定の条件下でバッテリ一の放電を阻止するための放電阻止手段を具えている請求項 1乃至請求項 1 2の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。

2 2 . 制御回路は、所定の条件下でバッテリーの充電を阻止するための充電阻止手段を具えている請求項 1乃至請求項 1 2の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。

2 3 . 前記所定の条件として、一定の時間間隔、が設定されている請求の範囲第

2 1項又は第 2 2項に記載の交流エレベータの電源装置。

2 4 . 前記所定の条件として、所定の期間、が設定されている請求の範囲第 2 1 項又は第 2 2項に記載の交流エレベータの電源装置。

2 5 . 前記所定の条件として、特定の曜日或いは特定の時間帯、が設定されている請求の範囲第 2 1項又は第 2 2項に記載の交流エレベータの電源装置。 2 6 . 前記所定の条件として、エレベータの運転が停止中であること、が設定されている請求の範囲第 2 1項又は第 2 2項に記載の交流エレベータの電源装

. バッテリーは、複数の単電池を 1ユニットとして複数のュニットの組み合わせからなり、前記所定の条件として、各単電池或いは各ュニットの充電量に閾値を越えるバラツキが生じたこと、が設定されている請求の範囲第 2 1 項又は第 2 2項に記載の交流エレベータの電源装置。

. 制御回路は、バッテリーの充電完了時に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段をプリセットする手段を具えている請求の範囲第 2 1項に記載の交流エレベータの電源装置。

. 制御回路は、バッテリーの放電完了時に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段をリセットする手段を具えている請求の範囲第 2 2項に記載の交流ェレベータの電源装置。

. 制御回路は、所定の条件下で、バッテリーからの放電を一定電流制御に切り替える一方、バッテリ一^ ·の充電を一定電流制御に切り換える手段と、放電時のバッテリ一の端子電圧と充電時のバッテリ一の端子電圧とに基づいてバッテリーの内部抵抗を検出する手段とを具え、内部抵抗の変化からバッテリ一の寿命判定を行なう請求の範囲第 1項乃至第 1 2項の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。

. インバータの入力端と制御回路の間に介在する開閉制御可能な出力接点と、ィンバータの入力電圧とバッテリ一の端子電圧とを比較する比較器と、該入力電圧が該端子電圧を上回ったときに前記出力接点を閉じる制御手段とを具えている請求の範囲第 1項乃至第 1 2項の何れかに記載の交流エレベータの