WO2019073527A1

WO2019073527A1 - エレベーターの制御装置および制御方法

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Publication number: WO2019073527A1
Application number: PCT/JP2017/036698
Authority: WO
Inventors: 鈴木　雄太
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2020-04-10

Abstract

エレベーターの制御装置は、モーターに流れる電流値に基づいてエレベーターの消費電力を演算する電力演算部と、かごの加速走行中に電力演算部が演算する消費電力を監視して、消費電力が予め設定された制限値を超えたときに、かごの現在の加速度による加速を中止して、当該加速度が０になるまで当該加速度を単調減少させる第１の速度パターンを生成する速度パターン演算部と、第１の速度パターンに基づいてモーターに印加すべきトルクを演算するトルク演算部とを備えている。

Description

エレベーターの制御装置および制御方法

　この発明は、エレベーターの制御装置および制御方法に関し、特に、消費電力量を考慮して運転速度の設定を行うエレベーターの制御装置および制御方法に関する。

　従来のエレベーターの制御装置では、モーターの駆動範囲を制約条件として、かご負荷に応じて目的階停止位置に最短時間で到達するためのかご速度パターンを生成している（例えば、特許文献１参照）。

　また、別の従来のエレベーターの制御装置では、エレベーターの走行中に、電源系統に流れる電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、加速走行時及び減速走行時の加速度及び減速度、及び、一定速走行時の速度を調整する（例えば、特許文献２参照）。

　さらに別のエレベーターの制御装置では、エレベーター運転の省エネ化を目的として、運転速度を設定することが提案されている。当該エレベーターの制御装置は、下記の４つの条件ごとに、重み付け係数がそれぞれ予め設定されている。そして、当該エレベーターの制御装置は、それぞれの条件ごとに４つの重み付け係数を求め、当該重み付け係数の和に基づいて、次回の運転速度を、低速、中速、高速のいずれかに決定する（例えば、特許文献３参照）。
　（条件１）：かごの積載量によるモーターの負荷状態
　（条件２）：回生運転か力行運転かの別
　（条件３）：直前の運転速度
　（条件４）：直前の前の運転速度

特開２００３－２３８０３７号公報特開２００５－２８０９３５号公報特開２０１２－１１１５８０号公報

　上記特許文献１～３に記載の従来のエレベーターにおいては、かごの速度、加速度、及び、減速度を調整することについては記載されているが、消費電力の最大値を低減させることについては意図されていない。近年、建物側の消費電力が大きい時間帯などに、エレベーター側の消費電力の最大値を低減させたいという需要がある。しかしながら、上記特許文献１～３の従来のエレベーターにおいては、当該需要に応じることができないという課題があった。

　この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、エレベーターの消費電力の最大値の低減を図ることが可能な、エレベーターの制御装置および制御方法を得ることを目的としている。

　この発明は、かごを走行させる巻上機を駆動するモーターを備えたエレベーターを制御するエレベーターの制御装置であって、前記モーターに流れる電流値に基づいて前記エレベーターの消費電力を演算する電力演算部と、前記かごの加速走行中に前記電力演算部が演算する前記消費電力を監視して、前記消費電力が現時点で設定されている制限値を超えたときに、前記かごの現在の加速度による加速を中止して、当該加速度が０になるまで当該加速度を単調減少させる第１の速度パターンを生成する速度パターン演算部とを備えた、エレベーターの制御装置である。

　この発明に係るエレベーターの制御装置は、消費電力が制限値を超えたときに、かごの現在の加速度による加速を中止して、当該加速度が０になるまで当該加速度を単調減少させるようにしたので、最大速度が通常時の最大速度よりも小さい値となることで、消費電力の最大値の低減が図れる。

この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置に設けられた速度パターン演算部が算出する速度パターンおよび加速度の変化の一例を示す図である。この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置における、モータートルクとかご速度に対するモーター駆動軌跡を示す図である。この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置における、時間経過に応じた、かご速度、モータートルク、および、消費電力の変化の一例を示す図である。この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置に設けられる速度パターン演算部が算出する、標準速度パターン及び消費電力量低減速度パターンの一例を示す図である。この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置に設けられた速度パターン演算部の処理の流れを示すフローチャートである。

　以下、この発明に係るエレベーターの制御装置および制御方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。

　実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置が設けられたエレベーターの構成を示した図である。

　本実施の形態に係るエレベーターにおいては、図１に示すように、モーター１は、巻上機２に接続され、巻上機２を駆動する。巻上機２には、ロープ４が巻き掛けられている。ロープ４の一端にはかご３が連結され、ロープ４の他端には釣合錘５が連結されている。かご３と釣合錘５とは、ロープ４により吊り下げられ、巻上機２の回転に伴って、昇降路内を昇降する。

　モーター１には、インバーター１２が接続されている。インバーター１２には、インバーター指令部６が接続されている。インバーター１２とモーター１との間には、電流検出部７が設けられている。電流検出部７は、モーター１に流れる電流値を検出する。電流検出部７は、例えばカレントトランスＣＴを含んで構成される。また、巻上機２には、速度検出部８が接続されている。速度検出部８は、巻上機２の回転を検出することで、かご３の走行速度を検出する。以下では、かご３の走行速度を、かご速度と呼ぶこととする。速度検出部８は、例えばエンコーダーを含んで構成される。インバーター指令部６は、電流検出部７で検出された電流値および速度検出部８で検出されたかご速度をフィードバック情報として用いてフィードバック制御を行い、インバーター１２を制御する。

　本実施の形態に係るエレベーターの制御装置は、インバーター指令部６、電流検出部７、および、速度検出部８を有して構成される。

　近年、エレベーターの消費電力の低減化において、消費電力量全体を低減させたいという需要に加えて、建物側の消費電力が大きい時間帯等に、エレベーター側の最大消費電力の値を低減させたいという需要がある。本実施の形態に係るエレベーターの制御装置は、エレベーターの加減速度及び最大速度を調整することで、消費電力の最大値の低減化を図ると共に、最大速度から停止までの走行区間における消費電力量の低減化を図る。

　そのため、本実施の形態に係るエレベーターの制御装置は、走行中のエレベーターの消費電力Ｐを、常時、監視する。そして、消費電力Ｐが、現時点で設定されている最大消費電力制限値Ｐｍを超過した場合に、現在の加速度でのかご速度の加速を中止する。そして、加速度が０となる様に、加速度を逓減させる。このように、かご速度の加速を通常よりも速い時期に中止して、その後の加速度を逓減させることで、最大速度の値を低減させて、結果として、消費電力Ｐの最大値の低減化を図る。また、最大速度に達した後に、減速度を、標準速度パターンの減速度βから、消費電力量低減用の減速度β’に変更することで、最大速度から停止までの走行区間の消費電力量の低減化を図る。なお、最大消費電力制限値Ｐｍは、固定値であってもよいが、例えば、建物側の消費電力が大きい時間帯には、最大消費電力制限値Ｐｍを通常の値よりも低い値に変更するようにしてもよい。あるいは、冷房などで消費電力が大きいと予測される夏場には、最大消費電力制限値Ｐｍを通常の値よりも低い値に変更するようにしてもよい。このように、時間帯および季節などに応じて、最大消費電力制限値Ｐｍの設定値を適宜変更するようにしてもよい。

　インバーター指令部６には、図１に示すように、電力演算部９、速度パターン演算部１０、および、トルク演算部１１が設けられている。

　電力演算部９は、電流検出部７で検出されたモーター１を流れる電流値に基づいて、走行中のエレベーターの消費電力Ｐを、常時、算出する。

　速度パターン演算部１０は、かご３が加速走行中のときに、電力演算部９から出力される消費電力Ｐの値を監視する。そして、消費電力Ｐが、予め設定された最大消費電力制限値Ｐｍを超えた場合に、速度パターン演算部１０は、まず、現在の加速度でのかご速度の加速を中止する。その後、速度パターン演算部１０は、加速度が０となるように加速度を単調減少させるための第１の速度パターンを演算する。さらに、速度パターン演算部１０は、第１の速度パターンでかご３が走行して、最大速度に達した時点で、かご３が最大速度から停止するまでの第２の速度パターンを演算する。速度パターン演算部１０は、第２の速度パターンを生成する際に用いる消費電力量低減用の減速度β’の値を複数の減速度候補の中から選択することで、かご３が最大速度から停止するまでの走行区間における消費電力量を低減させる。

　トルク演算部１１は、速度パターン演算部１０が演算した速度パターンに基づいて、かご３が当該速度パターンに従って走行するように、モーター１に印加すべきトルク値を演算して、当該トルク値に応じた電流が流れるように、インバーター１２を制御する。これにより、かご３は、当該速度パターンに従った走行を行う。

　図２（ａ）は、かご３のかご速度の速度パターンの一例を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の速度パターンに対応する加速度の変化を示している。図２（ａ）に示すように、速度パターンは、大きく分けて、時刻Ｔ０から時刻Ｔ３までの加速区間と、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの一定速度区間と、時刻Ｔ４から時刻Ｔ７までの減速区間とから構成される。なお、時刻Ｔ０は、かご３の起動開始時刻である。

　加速区間について説明する。図２（ａ）に示すように、加速区間は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの第１の加速区間と、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの第２の加速区間と、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの第３の加速区間との３つの区間を含む。

　時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの第１の加速区間においては、図２（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って、加速度が、一定の比率で単調増加し、時刻Ｔ１で加速度が加速度αに到達する。そのため、第１の加速区間におけるかご速度の変化は、図２（ａ）の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までに示されるように、下に凸な２次曲線となる。具体的には、かご速度の値は、０からＶｊまで増加する。

　また、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの第２の加速区間においては、図２（ｂ）に示すように、加速度は、一定値となり、加速度αが維持される。そのため、第２の加速区間におけるかご速度の変化は、図２（ａ）の時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに示されるように、一定勾配での単調増加となる。具体的には、かご速度の値は、ＶｊからＶａまで増加する。

　時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの第３の加速区間においては、図２（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って、加速度が、一定比率で単調減少し、時刻Ｔ３で加速度が０に到達する。そのため、第３の加速区間におけるかご速度の変化は、図２（ａ）の時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までに示されるように、上に凸な２次曲線となる。具体的には、かご速度の値は、ＶａからＶ０まで増加する。

　次に、一定速度区間について説明する。時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの一定速度区間においては、図２（ｂ）に示すように、加速度が０の値に維持される。そのため、一定速度区間におけるかご速度は、図２（ａ）の時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までに示されるように、一定値Ｖ０に維持される。

　次に、減速区間について説明する。図２（ａ）に示すように、減速区間は、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの第１の減速区間と、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの第２の減速区間と、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの第３の減速区間との３つの区間を含む。

　時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの第１の減速区間においては、図２（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って、減速度が、一定比率で単調減少し、時刻Ｔ５で減速度が減速度βに到達する。そのため、第１の減速区間におけるかご速度の変化は、図２（ａ）の時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までに示されるように、上に凸な２次曲線となる。具体的には、かご速度の値は、Ｖ０からＶｄまで減少する。

　また、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの第２の減速区間においては、図２（ｂ）に示すように、減速度は、一定値となり、減速度βを維持する。そのため、第２の減速区間におけるかご速度の変化は、図２（ａ）の時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までに示されるように、一定勾配での単調減少となる。具体的には、かご速度の値は、ＶｄからＶｌまで減少する。

　時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの第３の減速区間においては、図２（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って、減速度が、一定比率で単調増加し、時刻Ｔ７で減速度が０に到達する。そのため、第３の加速区間におけるかご速度の変化は、図２（ａ）の時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までに示されるように、下に凸な２次曲線となる。具体的には、かご速度の値は、Ｖｌから０まで減少する。かご速度が０になった時点で、かご３は停止する。

　また、図３（ａ）および図３（ｂ）は、モーター１のモーター駆動軌跡を説明するための図である。図３（ａ）は、力行運転時のモーター駆動軌跡を示し、図３（ｂ）は、回生運転時のモーター駆動軌跡を示している。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、横軸はかご速度、縦軸はモーター１のトルク、矢印は時間の経過を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、モーター駆動軌跡は、時間の経過とともに、六角形の辺を描くように変化する。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）における「Ｖｊ」、「Ｖａ」、「Ｖ０」、「Ｖｄ」、「Ｖｌ」の各記号は、それぞれ、図２における「Ｖｊ」、「Ｖａ」、「Ｖ０」、「Ｖｄ」、「Ｖｌ」の各記号に対応している。

　図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの第１の加速区間では、かご速度は、一定比率で増加する加速度で加速されて０からＶｊに増加し、トルクは、加速度に比例して単調増加する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの第２の加速区間では、加速度は一定値αとなり、トルクも一定値となる。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの第３の加速区間では、トルクは、加速度に比例して単調減少する。また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４では、かご速度が定格速度Ｖ０となって、かご速度が一定のため、モーター駆動軌跡は、一定点に留まることとなる。また、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの第１の減速区間では、トルクは、かご減速度に比例して単調減少する。時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの第２の減速区間では、トルクは、一定値となる。時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの第３の減速区間では、トルクは、かご加速度に比例して単調増加する。

　なお、ここで、力行運転と回生運転とについて説明する。以下の説明においては、かご３の重量と、かご３に乗車している乗客の重量と、を合わせたものを、かご総重量と呼ぶこととする。

　一般的に、釣合錘５の重量は、かご３の定員の半分程度の人数の乗客が乗車したときに釣り合うように設定されている。従って、以下の説明においては、かご総重量が釣合錘５の重量より大きい状態を「乗車人数が多い状態」と呼び、かご総重量が釣合錘５の重量以下の場合を「乗車人数が少ない状態」と呼ぶこととする。

　このとき、以下の２つの場合が力行運転となる。
　（１）乗車人数が多い状態でのかご３の上昇運転時
　（２）乗車人数が少ない状態でのかご３の下降運転時

　また、以下の２つの場合が回生運転となる。
　（１）乗車人数が少ない状態でのかご３の上昇運転時
　（２）乗車人数が多い状態でのかご３の下降運転時

　力行運転では、かご総重量と釣合錘５の重量との差によって生じるアンバランストルクが、モーター１が回転する方向に対して逆方向に加わる。一方、回生運転では、かご総重量と釣合錘５の重量との差によって生じるアンバランストルクが、モーター１が回転する方向に対して正方向に加わる。

　このように、力行運転時および回生運転時のいずれにおいても、モーター駆動軌跡は、図２に示すかご速度の変化に対応した時間の経過に伴って、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、六角形の辺を描くように変化する。

　また、図３（ａ）および図３（ｂ）のトルクの変化は、かご加速度およびかご減速度に比例する。また、かご速度が０となる時点におけるトルクＴｒ０は、かご総重量と釣合錘５の重量との差によって生じるアンバランストルクである。そこで、巻上機２に設けられたブレーキが解放される前にインバーター１２を駆動し、モーター１にＴｒ０分のトルクを印加しておくことで、ブレーキ解放時に、かご３が飛び出すことを防止することができる。同様に、走行中のかご３が目的階に停止する時においても、かご速度が０になった時点からブレーキ落下に至るまでの間は、インバーター１２によりモーター１にＴｒ０分のトルクを印加しておく。なお、ブレーキは、巻上機２に設けられたブレーキドラムに対して摺動することにより制動力を発生するブレーキシューを備えている。ブレーキ落下とは、ブレーキシューがブレーキドラムにばね等により押圧される制動付加状態になることを意味する。また、ブレーキ解放時とは、ブレーキシューがコイル等により吸引されてブレーキドラムから離間して制動解除状態になることを意味する。

　次に、電力演算部９の動作について説明する。電力演算部９は、以下の手順で、消費電力Ｐを演算する。

　電力演算部９は、まず、モーター１のトルクＴｒを算出する。トルクＴｒは、下記の（１）式により、電流検出部７で検出された電流Ｉと巻上機２の慣性イナーシャＪとから算出される。

　　　Ｔｒ＝Ｉ・Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

　次に、電力演算部９は、かご速度Ｖを算出する。かご速度Ｖは、下記の（２）式により算出される。ここで、Ｎは、速度検出部８からの出力値をΔＴ時間毎にカウントしたカウント値、Ｎｐは、速度検出部８の一回転当たりの総パルス数、Ｎｖは、定格速度Ｖ０で走行した際の単位時間ΔＴ当たりのパルス数、Ｒは、巻上機２の半径、Ｋは、巻上機２の減速比Ｋである。なお、巻上機２がギア無しの巻上機から構成されている場合には、Ｋ＝１とする。

　　　Ｖ＝２πＲ・Ｎ・Ｎｖ／（Ｋ・Ｎｐ・Ｖ０・ΔＴ）　　　　（２）

　次に、電力演算部９は、消費電力Ｐを求める。消費電力Ｐは、上記（１）式で求めたモーター１のトルクＴｒと、上記（２）式で求めたかご速度Ｖとを用いて、下記の（３）式を用いて、一時刻におけるモーター１のトルクＴｒとかご速度Ｖの積として求める。

　　　Ｐ＝Ｔｒ×Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）

　本実施の形態においては、電力演算部９によって求められた消費電力Ｐを基に、省エネルギー化を図る。但し、起動時・停止時の補償トルクＴｒ０により消費する電力においては、かご３の飛び出しを防止するために必要な電力となること、及び、エレベーターの運転と関係しないことの理由から、本実施の形態においては、省エネルギー化の対象から除外する。また、本実施の形態においては、モーター１に負荷が加わる力行運転時に、省エネルギーの効果が働くように、速度パターンを「消費電力量低減速度パターン」に切り替え、一方、回生運転時は、電力消費量が元々少ないため、走行可能な最大速度及び加減速度で走行が可能となるように「標準速度パターン」に切り替える。

　次に、図４および図５を用いて、速度パターン演算部１０の動作について説明する。

　図４（ａ）～図４（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）の力行運転時における時間の経過に対応した、かご速度Ｖ、トルクＴｒ、消費電力Ｐを示す。本実施の形態に係るエレベーターの制御装置における制御の目的は、以下の２つである。
　第一の目的：加速走行時における消費電力Ｐの最大値の低減
　第二の目的：最大速度から停止までの消費電力量Ｈの低減
　ここで、消費電力量Ｈは、最大速度から停止までの走行時間における各時刻の消費電力Ｐを積分した積分値から算出する。

　図５は、本実施の形態に係る速度パターンの変化の一例を示す。図５では、「標準速度パターン」１００と「消費電力量低減速度パターン」１０１とを比較対象として図示している。「消費電力量低減速度パターン」は、第一の目的を果たすための第１の速度パターンと第二の目的を果たすための第２の速度パターンとから構成されている。

　まず、第一の目的のために、消費電力Ｐの最大値を低減させる第１の速度パターンの生成方法について説明する。速度パターン演算部１０は、一定加速度αで加速走行する時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの第２の加速区間において、消費電力Ｐを常時監視する。そして、消費電力Ｐが、予め設定された最大消費電力制限値Ｐｍを超過した場合は、その時点の時刻Ｔ２’において、一定加速度αでの加速を中止する。また、速度パターン演算部１０は、時刻Ｔ２’以降は、加速度が０になるように、加速度を単調減少させる第１の速度パターンを生成する。なお、加速度を単調減少させる方法としては、例えば、加速度を一定比率ｒで逓減させる。その場合、当該一定比率ｒは、適宜、予め設定しておく。これにより、加速度は一定勾配で減少する。加速度を単調減少させる別の方法として、例えば、加速度を上に凸な２次曲線状または下に凸な２次曲線状に減少させてもよい。加速度が単調減少する方法であれば、いずれの方法でもよい。その結果、時刻Ｔ３’で、加速度が０になる。以下では、時刻Ｔ３’のかご速度Ｖ０’を、最大速度Ｖ０’と呼ぶ。このようにして加速度を逓減させた結果、時刻Ｔ２’から時刻Ｔ３’までの区間は、速度パターンが上に凸な２次曲線となる。このように、時刻Ｔ２’の時点で、かご速度の加速を中止するため、最大速度Ｖ０’は、図５に示すように、「標準速度パターン」の定格速度Ｖ０よりも小さい値となる。その結果、第１の速度パターンにおける消費電力Ｐの最大値は、「標準速度パターン」の消費電力Ｐの最大値よりも低減される。

　なお、上記の説明においては、時刻Ｔ２’から時刻Ｔ３’の間において、加速度を一定勾配で単調減少させる場合の例として、一定比率ｒを固定値として説明した。しかしながら、その場合に限らず、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２’までの時間長に応じて一定比率ｒの値を可変としてもよい。その理由としては、乗客の乗り心地を考慮した場合、時刻Ｔ２’が、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの区間の中で、時刻Ｔ１寄りか、時刻Ｔ２寄りかによって、一定比率ｒを変えた方がより望ましいためである。一定比率ｒを可変とする場合は、具体的には、例えば、以下のようにする。まず、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの区間を予め設定した時間幅でＫ個に区分して、ランク付けする。次に、それぞれのランクごとに一定比率ｒ_k（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を予め設定しておく。そして、実際の時刻Ｔ２’を測定し、当該時刻Ｔ２’がどのランクに入るかに応じて、対応する一定比率ｒ_kを選択して用いる。このようにすることで、加速度が急激に変化することがなく、常に、加速度が０に向けて逓減されるようになり、乗客が安定した乗り心地で乗車することができる。

　次に、第二の目的のために、最大速度から停止までの消費電力量Ｈを低減させる第２の速度パターンの生成方法について説明する。図４に示す通り、最大速度での走行中は、消費電力Ｐが一定となり、減速を開始すると、消費電力Ｐは低下する。そのため、本実施の形態においては、最大速度Ｖ０’での走行時間、すなわち、時刻Ｔ３’から時刻Ｔ４’までの走行時間に対して、減速走行時間、すなわち、時刻Ｔ４’から時刻Ｔ７’までの走行時間が長くなるように設定する。但し、減速走行中に、トルクＴｒが負である場合、または、トルクＴｒが正から負になる場合、モーター１は電源側へ電力を回生することになる。当該回生により生じた電力を抵抗で消費させた場合において、かご側の消費電力Ｐは０となる。その結果、減速走行時間を長くすることによる消費電力量Ｈの低減効果は無くなる。その場合には、減速度の低下を選択しないようにしてもよい。その場合には、速度パターン演算部１０は、かご３が減速走行中にも、電力演算部９から出力される消費電力Ｐの値を監視し、消費電力Ｐの値が負である場合、または、消費電力Ｐの値が正から負になる場合には、第１の速度パターンおよび第２の速度パターンを生成せずに、標準速度パターン１００を用いるようにする。あるいは、すでに、第１の速度パターンおよび第２の速度パターンを生成して、消費電力量低減速度パターン１０１でかご３を走行させている場合には、消費電力量低減速度パターン１０１の減速度β’の値を逓増させて減速度βの値に戻し、その後は、標準速度パターン１００を用いてかご３を走行させる。また、減速走行時間の増加は、運行効率の低下に繋がることから、走行時間においても、制限値Ｔｌｉｍを設けることとする。すなわち、図５における時刻Ｔ３’から時刻Ｔ７’までの走行時間が、制限値Ｔｌｉｍ以下となるように、減速走行時間の長さを決定する。

　ここで、最大速度Ｖ０’に到達した後は、減速を開始するタイミング、すなわち、時刻Ｖ４’を検出するための情報として、現在位置から目的階の停止位置までの残距離が必要となる。残距離の情報の求める方法について説明する。速度パターン演算部１０は、まず、速度検出部８からのパルスカウント値Ｎを累積した値からかご３の位置を算出する。次に、速度パターン演算部１０は、所望の目的階の位置とかご３の位置との差分を算出する。当該差分が、残距離Ｌ１である。また、減速度β’及び最大速度Ｖ０’が決まっていると、かご３が減速を開始してから停止するまでに必要な走行距離Ｌ２が一意に決定できる。走行距離Ｌ２を走行する時間が減速走行時間Ｔｄとなる。また、残距離Ｌ１から走行距離Ｌ２を差し引いた距離Ｌ３＝Ｌ１－Ｌ２が、最大速度Ｖ０’で走行する距離となる。また、距離Ｌ３を走行する時間が、最大速度Ｖ０’で走行する一定速度走行時間Ｔｍとなる。このように、減速度β’を決定すれば、残距離Ｌ１から、走行時間Ｔｄ，Ｔｍおよび時刻Ｖ４’を一意に求めることができる。

　以下に、減速度β’の決定方法について説明する。速度パターン演算部１０には、減速度β’の候補として、複数個の減速度候補β１，β２，・・・，βｎ（β１から降順）が予め格納されている。速度パターン演算部１０は、かご３が最大速度Ｖ０’に到達した時点において、かご３の現在位置から目的階の停止位置までの残距離Ｌ１を求める。次に、速度パターン演算部１０は、複数個の減速度候補β１，β２，・・・，βｎごとに、残距離Ｌ１に基づいて、最大速度Ｖ０’での一定速度走行時間Ｔｍ及び減速走行時間Ｔｄを算出する。次に、速度パターン演算部１０は、一定速度走行時間Ｔｍと減速走行時間Ｔｄとを加算した加算値Ｔｍ＋Ｔｄが走行時間制限値Ｔｌｉｍを超過する減速度候補βｍ＋１・・・βｎを除外する。次に、速度パターン演算部１０は、除外されなかった各減速度β１，β２，・・・，βｍごとに、最大速度Ｖ０’から停止するまでの消費電力量Ｈｍの予測値、すなわち、時刻Ｔ３’から時刻Ｔ７’までの走行時間における消費電力量Ｈｍの予測値を算出する。なお、このとき、速度パターン演算部１０は、一定速度走行時間Ｔｍに生じる消費電力Ｐと、減速走行時間Ｔｄに生じる消費電力Ｐとの時間積分から、消費電力量Ｈｍの予測値を算出する。次に、速度パターン演算部１０は、消費電力量Ｈｍの予測値が最小となる減速度βｉを選択する。そして、速度パターン演算部１０は、選択した減速度βｉを、新たな減速度β’として用いて、第２の速度パターンを生成する。

　なお、補足ながら、減速走行時間Ｔｄには、時刻Ｔ４’から時刻Ｔ５’までの区間と、時刻Ｔ５’から時刻Ｔ６’までの区間と、時刻Ｔ６’から時刻Ｔ７’までの区間との、合計３つの区間が含まれる。そのため、速度パターン演算部１０は、上記走行時間Ｔｄ，Ｔｍを求める際には、これらの３つの区間について別々に走行時間を算出する。すなわち、時刻Ｔ４’から時刻Ｔ５’までの区間は、減速度が一定比率で単調減少して、かご速度が上に凸な２次曲線となり、時刻Ｔ５’から時刻Ｔ６’までの区間は、減速度が一定減速度βｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）となり、かご速度が一定減速する区間となり、時刻Ｔ６’から時刻Ｔ７’までの区間は、減速度が一定比率で単調増加して、かご速度が下に凸な２次曲線となる。

　従って、速度パターン演算部１０が生成する速度パターンの時刻ｔ４’から時刻Ｔ７’までの区間には、以下の３つの区間が含まれている。
　（１）時刻Ｔ４’から時刻Ｔ５’までの、かご速度の変化が、上に凸な２次曲線となる区間。減速度は、一定比率で減速度０から減速度β’まで単調減少する。
　（２）時刻Ｔ５’から時刻Ｔ６’までの、かご速度が一定減速する区間。減速度は、一定値となり、減速度β’を維持する。
　（３）時刻Ｔ６’から時刻Ｔ７’までの、かご速度の変化が、下に凸な２次曲線となる区間。減速度は、一定比率で減速度β’から０まで単調増加する。

　次に、図６を用いて、速度パターン演算部１０の処理の流れについて説明する。図６は、速度パターンを変化させるための処理の流れを示すフローチャートとなる。図６の処理は一定周期で繰り返し実行される。まず、ステップＳ１では、速度パターン演算部１０は、現在のかご３の状態が、図５に示す時刻Ｔ１～時刻Ｔ２の区間内、すなわち、加速走行中であるか否かの判定を行う。加速走行中であればステップＳ２に進み、加速走行でなければ。ステップＳ５に進む。ステップＳ２では、速度パターン演算部１０は、電力演算部９で算出される消費電力Ｐを監視する。ステップＳ３では、速度パターン演算部１０は、ステップＳ２で監視している消費電力Ｐが、最大消費電力制限値Ｐｍを超過したか否かの判定を行う。超過していればステップＳ４に進み、超過していなければ、ステップＳ５に進む。

　ステップＳ４では、速度パターン演算部１０は、かご速度の加速度αでの加速を中止して、図５に示す時刻Ｔ２’から時刻Ｔ３’までの速度パターン、すなわち、加速度が０となる様に上に凸な２次曲線に移行する。ステップＳ５では、速度パターン演算部１０は、かご速度が、最大速度Ｖ０’に到達したか否かの判定を行う。判定の結果、最大速度Ｖ０’に達していれば、ステップＳ６に進み、最大速度Ｖ０’に達していなければ、そのまま処理を終了する。

　ステップＳ６では、最大速度Ｖ０’に到達した時点において、速度パターン演算部１０は、複数個の減速度候補β１，β２，・・・，βｎ（β１から降順）ごとに、最大速度走行時間Ｔｍ及び減速走行時間Ｔｄを算出する。ステップＳ７において、速度パターン演算部１０は、最大速度走行時間Ｔｍ及び減速走行時間Ｔｄの加算値が走行時間制限値Ｔｌｉｍを超過する減速度βｍ＋１，・・・，βｎを除外する。ステップＳ８において、速度パターン演算部１０は、除外されなかった各減速度β１，・・・βｍごとに、最大速度走行時間Ｔｍに生じる消費電力Ｐと減速走行時間Ｔｄに生じる消費電力Ｐの時間積分から、最大速度から停止するまでの消費電力量Ｈｍを算出する。次に、ステップＳ８において、速度パターン演算部１０は、ステップＳ７で求めた消費電力量Ｈｍの中から、消費電力量Ｈｍが最小となる減速度βｉ（ｉは、１～ｍのいずれか）を選択して、減速度βｉを減速度β’に決定する。このようにして、消費電力Ｐが最大消費電力制限値Ｐｍを超えた時点で、加速度を逓減させる第１の速度パターンを生成することで第一の目的を果たし、かご速度が最大速度Ｖ０’に到達した時点で、減速度β’を決定して、第２の速度パターンを生成することにより、第二の目的を果たすことができる。

　なお、図６の処理は、上述したように、力行運転時にのみ行って、回生運転時には「標準速度パターン」を用いるようにしてもよい。その場合には、図６のステップＳ１の前段で、かご３の現在の運転が、力行運転か回生運転かを判定する。判定の結果、力行運転の場合には、図６のステップＳ１～Ｓ９の処理を行って、「消費電力量低減速度パターン」を生成して、かご３の走行を行う。一方、回生運転の場合には、図６の処理を行わずに、そのまま、「標準速度パターン」を用いて、かご３の走行を行う。

　以上のように、本実施の形態に係るエレベーターの制御装置によれば、かご３の加速走行中に、消費電力Ｐを監視する。消費電力Ｐが、最大消費電力制限値Ｐｍを超過した場合には、その時点で、かご速度の加速を中止する。これにより、かご速度の最大速度Ｖ０’は、標準速度パターンの最大速度Ｖ０よりも小さい値となる。その結果、第一の目的である、消費電力Ｐの最大値を低減することができる。また、かご速度が最大速度Ｖ０’に到達した後は、加速が完了した時点からかごが停止するまでの走行時間が、あらかじめ設定された制限値Ｔｌｉｍ以下となる制約下で、複数の減速度β１，β２，・・・，βｎの減速度候補の中から、消費電力量Ｈｍが最小となるβｉを選択してβ’とすることで、最適な消費電力量低減速度パターンを決定することができる。これにより、第二の目的である、最大速度Ｖ０’から停止までの走行時間Ｔｍ＋Ｔｄにおける消費電力量Ｈを低減することができる。

Claims

　かごを走行させる巻上機を駆動するモーターを備えたエレベーターを制御するエレベーターの制御装置であって、
　前記モーターに流れる電流値に基づいて前記エレベーターの消費電力を演算する電力演算部と、
　前記かごの加速走行中に前記電力演算部が演算する前記消費電力を監視して、前記消費電力が現時点で設定されている制限値を超えたときに、前記かごの現在の加速度による加速を中止して、当該加速度が０になるまで当該加速度を単調減少させる第１の速度パターンを生成する速度パターン演算部と
　を備えた、エレベーターの制御装置。
　前記かごの走行速度を検出する速度検出部をさらに備え、
　前記電力演算部は、前記電流値に基づいて前記モーターのトルクを算出して、算出した前記トルクと前記速度検出部が検出した前記走行速度との積を算出することで前記消費電力を演算する、
　請求項１に記載のエレベーターの制御装置。
　前記速度パターン演算部は、さらに、前記第１の速度パターンに従って前記かごが走行して前記加速度が０になったときに、前記加速度が０になった時点から前記かごが停止するまでの第２の速度パターンを生成するものであって、
　前記第２の速度パターンは、
　前記加速度が０のまま一定速度で前記かごが走行する一定速度区間と、
　前記かごが停止に至るまでの前記かごの走行速度が減速されていく減速区間と
　を含み、
　前記速度パターン演算部は、
　前記減速区間における減速度に対して複数個の減速度候補を予め格納しており、
　各前記減速度候補ごとに、前記減速度候補の値と前記かごの現在位置と目的階の停止位置との間の距離とに基づいて、前記一定速度区間と前記減速区間のそれぞれの時間長を決定し、
　各前記減速度候補のうち、前記一定速度区間の時間長と前記減速区間の時間長との和が予め設定された走行時間制限値を超える減速度候補を除外し、
　除外されなかった各前記減速度候補ごとに、前記一定速度区間と前記減速区間とを合わせた区間における消費電力量の予測値を算出し、
　当該消費電力量の前記予測値が最小となる減速度候補を選択して、
　選択した前記減速度候補を用いて前記第２の速度パターンを生成する、
　請求項１または２に記載のエレベーターの制御装置。
　前記速度パターン演算部は、
　前記かごのかご総重量と前記かごの走行方向が上昇か下降かの別とに基づいて、前記かごの現在の運転状態が力行運転か回生運転かを判定して、
　前記かごの現在の運転状態が力行運転の場合には、前記第１の速度パターンおよび前記第２の速度パターンを生成し、
　前記かごの現在の運転状態が回生運転の場合には、前記第１の速度パターンおよび前記第２の速度パターンを生成せずに、通常時の標準速度パターンを用いて前記かごの走行を行う、
　請求項３に記載のエレベーターの制御装置。
　かごを走行させる巻上機を駆動するモーターを備えたエレベーターを制御するエレベーターの制御方法であって、
　前記モーターに流れる電流値に基づいて前記エレベーターの消費電力を演算する電力演算ステップと、
　前記かごの加速走行中に前記電力演算ステップで演算された前記消費電力を監視して、前記消費電力が現時点で設定されている制限値を超えたときに、前記かごの現在の加速度による加速を中止して、当該加速度が０になるまで当該加速度を単調減少させる第１の速度パターンを生成する第１の速度パターン生成ステップと、
　前記第１の速度パターンに従って前記かごが走行して前記加速度が０になったときに、前記加速度が０になった時点から前記かごが停止するまでの第２の速度パターンを生成する第２の速度パターン生成ステップと
　を備え、
　前記第２の速度パターンは、
　前記加速度が０のまま一定速度で前記かごが走行する一定速度区間と、
　前記かごが停止に至るまでの前記かごの走行速度が減速されていく減速区間と
　を含み、
　前記第２の速度パターン生成ステップは、
　前記減速区間における減速度に対して予め格納された複数個の減速度候補を用いて、各前記減速度候補ごとに、前記減速度候補の値と前記かごの現在位置と目的階の停止位置との差分とに基づいて、前記一定速度区間と前記減速区間のそれぞれの時間長を決定するステップと、
　各前記減速度候補のうち、前記一定速度区間の時間長と前記減速区間の時間長との和が予め設定された走行時間制限値を超える減速度候補を除外するステップと、
　除外されなかった各前記減速度候補ごとに、前記一定速度区間と前記減速区間とを合わせた区間における消費電力量の予測値を算出するステップと、
　当該消費電力量の前記予測値が最小となる減速度候補を選択するステップと、
　選択した前記減速度候補を用いて前記第２の速度パターンを生成するステップと
　を有している、
　エレベーターの制御方法。